Розробка нового асортименту шкір з урахуванням аніонно-катіонного балансу в оздоблювальних композиціях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський державний університет технологій та дизайну

05.19.05 - Технологія шкіри та хутра

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Тема:

Розробка нового асортименту шкір з урахуванням аніонно-катіонного балансу в оздоблювальних композиціях

Орлова Олена Дмитрівна

Київ - 2001



Дисертація є рукопис

Робота виконана в Київському державному університеті технологій та дизайну, Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, професор Журавський Василь Антонович Київський державний університет технологій та дизайну, завідувач кафедрою технології шкіри та хутра

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, заслужений діяч науки і техніки УРСР, професор Анохін Віктор Васильович, Київський державний університет технологій та дизайну

кандидат технічних наук, доцент Козарь Оксана Петрівна, завідуюча навчальним відділом Мукачівського технологічного інституту

Провідна установа:

Технологічний університет Поділля, Міністерство освіти і науки України, м. Хмельницький

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського державного університету технологій та дизайну, м. Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Щербань В.Ю.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розробка нового асортименту шкір визначається, головним чином, їх заключним оздоблюванням. Проблема виробництва високоякісних шкіряних виробів потребує удосконалення технології на основі нових хімічних матеріалів, що не забруднюють навколишнє середовище. Існуючі технології оздоблювання шкір передбачають використання переважно імпортних компонентів у складі покривних композицій та різних шкідливих розчинників не завжди екологічно безпечних. Тому застосування доступних вітчизняних хімічних матеріалів та розробка екологічно чистих технологій є однією з найважливіших задач наукових досліджень.

Економічні проблеми підприємств часто висувають необхідність заміни одних матеріалів на інші, але без урахування сумісності нових матеріалів з поверхнею шкіри їх використання може зумовлювати коагуляцію акрилових емульсій на поверхні шкіри та погіршення якості готової продукції. Це пов'язано, головним чином, з несумісністю зарядів шкіри та покривної композиції. Відсутність систематичних досліджень у даному напрямку виключає можливість науково обґрунтовано та стабільно здійснювати технологічні процеси, що забезпечують формування якісного покриття на шкірі.

Дана робота виконана в межах наукових досліджень Київського державного університету технологій та дизайну “Ресурсозбереження та комплексна переробка відходів легкої промисловості та хімії”, а також згідно з програмою Центра технологій виробництва нового асортименту шкір та виробів з них при науково-впроваджувальному підприємстві “ГВП-Хімматеріали”.

Мета дослідження полягала у розробці технології нового асортименту шкір жиро-воскового оздоблювання на основі вивчення закономірностей процесу формування покриття та взаємодії компонентів композиції з функціональними групами на поверхні шкіри.

Для досягнення зазначеної мети виникла необхідність: дослідити способи одержання шкір з різним зарядом (дзета-потенціалом) поверхні; визначити склад компонентів жиро-воскової композиції; установити аніонно-катіонний баланс компонентів оздоблювальних композицій; вивчити фізико-хімічні характеристики покривних композицій, що впливають на формування покриття на шкірі; розробити індикаторний метод визначення заряду поверхні шкіри та розміщення заряду на поверхні шкіри з покриттям; вивчити взаємозв'язок аніонно-катіонного балансу шкіри та покриття на ній; дослідити гідрофобні властивості жиро-воскового покриття; розробити технологію екологічно чистого водного закріплення для жиро-воскового покриття; дослідити механізм формування покриття на шкірі.

Об'єкт дослідження - фізико-хімічні закономірності формування жиро-воскового покриття на шкірі з урахуванням явища перенесення мас та взаємодії заряджених частинок оздоблювальної композиції та шкіри.

Предмет дослідження - технологія оздоблювання шкір нового асортименту з урахуванням аніонно-катіонного балансу в оздоблювальних композиціях, а також шкіра, жиро-воскові, водні закріплювальні композиції та покриття на їх основі.

У роботі використано традиційні та сучасні методи дослідження: ІЧ-спектроскопічний, реологічний, потенціометричний, мікроскопічний, електроосмотичний, оперативний індикаторний, математичного планування, регресійного та кореляційного аналізу.

Наукова новизна дослідження полягає у тому, що вперше:

- розроблено та експериментально доведено теорію про взаємодію заряджених частинок оздоблювальної композиції та поверхні шкіри, як процесу аналогічного процесу ізотермічної перегонки малих скупчень частинок (жиро-воскової композиції) до більш крупних (шкіри), що дозволило встановити залежність глибини проникнення жиро-воскової композиції в товщу дерми від сукупності фізико-хімічних показників розчинів композицій та щільності розподілу зарядів на поверхні шкіри з покриттям;

- встановлено, що механізм формування жиро-воскового покриття на шкірі полягає у взаємодії заряджених частинок композиції з функціональними групами колагену дерми, доведено незворотність процесів у закріплювальному шарі покриття внаслідок зшиття його компонентів комплексними сполуками хрому або цирконію з утворенням водневих зв'язків і метиленових містків, які виникають при заключному пресуванні;

- розроблено індикаторний метод визначення заряду поверхні шкіри та щільності розподілу зарядів на поверхні шкірі з покриттям з використанням люмінесцентної речовини люмінор.

Практичне значення роботи. Розроблена технологія жиро-воскового оздоблювання шкір, яка дозволяє:

- одержати новий вид високоякісних шкір з гідрофобними властивостями;

- виключити використання шкідливих органічних розчинників;

- застосувати доступні вітчизняні хімічні матеріали.

Впровадження технології на шкіряному підприємстві АТЗТ “ВОЗКО” забезпечило економічну ефективність 195,3 та 84,3 грн. на 100 м² відповідно шкір анілінового оздоблювання та шкір з підшліфованою лицьовою поверхнею за рахунок підвищення сортності та зниження витрат на хімічні матеріали, а величина відвернутого екологічного збитку за рахунок зменшення об'ємів очистки повітря, що викидається з робочої зони в атмосферу, складає 703,9 грн. на рік.

Особистий внесок здобувача полягає у постановці задач, виборі об'єктів і методів дослідження, проведенні експериментів, обробці та аналізі одержаних результатів, науковому обґрунтуванні, розробці та впровадженні технології жиро-воскового оздоблювання шкір.

Апробація роботи. Результати роботи доповідалися на наукових конференціях молодих вчених та студентів КДУТД у 1997-2000 роках, а також на Всеукраїнській науково-технічній конференції “Проблемы лёгкой и текстильной промышленности на пороге нового века” (м. Херсон, 1999 р.) та на Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні екологічно безпечні технології виробництва шкіри та хутра” (м. Київ, 2000 р.).

Публікації. Основні положення дисертації надруковані у п'яти статтях часописів “Вісник ДАЛПУ”, “Вісник Технологічного університету Поділля”, “Проблемы лёгкой и текстильной промышленности”, “Кожевенно-обувная промышленность” та захищені патентом України 24846 А “Спосіб покриття шкір”.

Обсяг і структура роботи. Дисертацію викладено на 139 сторінках машинописного тексту. Вона включає вступ, п'ять розділів, висновки, список використаних джерел із 140 назв та п'ять додатків. Робота містить 29 таблиць, 11 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі узагальнено актуальність теми дисертаційної роботи, викладено основні положення досліджуваної проблеми, визначено мету та задачі дослідження, викладено наукову новизну та практичну значимість одержаних результатів.

У розділі 1 узагальнено та проаналізовано наукові досягнення та практичні способи оздоблювання шкір різного асортименту. Розглянуто роль оздоблювання при одержанні шкір з гідрофобним покриттям. Доведено значення зарядів поверхні шкіри та оздоблювальних композицій. Показано значимість екологічних проблем при удосконаленні технології оздоблювання. На підставі аналізу літературних даних обґрунтовано доцільність дослідження аніонно-катіонного балансу покривної композиції та шкіри при жиро-восковому оздоблюванні.

У розділі 2 подано характеристику об'єктів та методів дослідження.

Об'єктом дослідження при розробці нового асортименту шкір був процес формування жиро-воскового покриття з переваженням вмісту аніонних або катіонних компонентів в оздоблювальних композиціях на шкірах з різним зарядом поверхні. При цьому досліджували шкіри хромового дублення з сировини великої рогатої худоби, оздоблювальні композиції та плівки з них, а також готові шкіри, що оброблені цими композиціями.

Для оцінки властивостей шкір, фізико-хімічних характеристик жиро-воскових композицій та якості готового покриття використано сучасні та ті методи, що передбачені вимогами нормативно-технічної документації. Заряд шкіри без покриття та шкіри з покриттям визначали електроосмотичним та індикаторним методами. Еквівалентні співвідношення аніонних та катіонних компонентів в композиції встановлено методом потенціометричного титрування. Глибину проникнення композиції в товщу дерми визначали мікроскопічним методом. Результат взаємодії компонентів у жиро-восковій композиції, проміжному та закріплювальному шарах покриття вивчено ІЧ-спектроскопічним методом. На всіх стадіях дослідження використано математичний метод планування - повний факторний експеримент, при обговоренні експериментальних даних - регресійний та кореляційний аналіз. Оптимізацію жиро-воскового оздоблювання шкір проведено з урахуванням граничних умов експерименту.

У розділі 3 розроблено жиро-воскове покриття з урахуванням аніонно-катіонного балансу оздоблювальних композицій та шкіри.

Взаємодія компонентів оздоблювальних композицій між собою та з зарядженими функціональними групами колагену на поверхні дерми багато в чому визначає якість покриття. Тому при оздоблюванні має значення заряд поверхні шкір, що зумовлений видом та поєднанням матеріалів при проведенні фарбувально-жирувальних процесів (табл. 1).

У даному дослідженні запропоновано індикаторний метод визначення заряду поверхні шкіри, у якому використано здатність ароматичних сполук набувати чітко виражений позитивний заряд у кислому та слабко кислому середовищі. У якості такої сполуки вибрали люмінор, який має здатність яскраво відбивати УФ промені та взаємодіяти з негативно зарядженими функціональними групами колагену дерми й таким чином фіксуватися на поверхні шкіри та не взаємодіяти з позитивно зарядженими групами внаслідок їх взаємного відштовхування.

Таблиця 1

Вплив матеріалів на заряд поверхні шкіри

Група	Дубитель для додублюваня	Полярність жирової композиції	Заряд поверхні шкіри, мВ
1	Каштан КPS	Катіонна	+ 0,976 0,039
2	Каштан КPS	Аніонна+Катіонна	+ 0,577 0,017
3	Квебрахо	Катіонна	+ 0,254 0,009
4	Квебрахо	Аніонна+Катіонна	+ 0,090 0,003
5	Базинтан DLE	Аніонна	- 2,155 0,077
6	Базинтан DLE	Аніонна+Катіонна	- 0,852 0,042
7	Синтан БНС	Аніонна	- 1,227 0,049
8	Синтан БНС	Аніонна+Катіонна	- 0,653 0,026

При розробці складу жиро-воскових композицій у якості катіонного компоненту вибрали барвамід (продукт конденсації бісвоксидіетилендіаміну з насиченими кислотами ряду С₁₀-С₁₃), аніонного - олеїновий віск ( продукт конденсації олеїнової кислоти та поліетиленгліколю-115). За даними потенціометричного титрування встановили, що збалансоване співвідношення компонентів жиро-воскової композиції віск: барвамід = 1:0,44. Однак, ці компоненти не забезпечили необхідну гідрофобність покриття, тому до складу композиції вводили комплексні солі сульфату цирконію або хрому (табл. 2).

Таблиця 2

Склад композицій, мас. ч.

Компонент	Композиція
	з сілью хрому	з сілью цирконію
	Збалансована (ТХ)	Позитивна (БХ)	Негативна (ВХ)	Збалансована (ТЦ)	Позитивна (БЦ)	Негативна (ВЦ)
Барвник аніонний темно-коричневий	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Спиртово-водний розчин олеїнового воску (20%)	120	60	180	120	60	180
Барвамід (70%)	10,6	10,6	10,6	10,6	10,6	10,6
Розчин хромового дубителя (20%)	26	26	26	-	-	-
Розчин сульфату цирконію (10%)	-	-	-	26	26	26

Для виявлення особливостей взаємодії шкір з різним зарядом поверхні та жиро-воскових композицій компоненти останніх були збалансовані або мали надлишок негативної (віск), або позитивної (барвамід) складової у сполученні з різними комплексними солями (табл. 2). Для проведення дослідження використали підготовлену шкіру з позитивно (+0,976 мВ) та негативно (-2,155 мВ) зарядженою поверхнею. Після нанесення композицій визначали заряд шкіри з покриттям електроосмотичним методом. У якості факторів експерименту використали заряд шкіри, знак надлишку у композиції та метал, що здатний до комплексоутворення. У якості функцій відгуку вибрали час всмоктування краплі композиції в шкіру, глибину проникнення композиції в товщу дерми, час всмоктування краплі води в шкіру з покриттям та відношення заряду шкіри з покриттям до заряду шкіри без покриття (табл. 3).

Таблиця 3

Вплив заряду шкіри та складу жиро-воскової композиції на властивості шкіри та покриття

Заряд шкіри Х1, мВ	Знак надлишку у композиції Х2	Метал, що здатний до комплексо-утворення Х3	Час всмоктувався краплі композиції Укi, с	Глибина проникнення композиції , мк	Час Всмокту-вання краплі води Увi, с	Заряд шкіри з покриттям, мВ	Відношення заряду шкіри з покриттям до заряду шкіри без покриття Уцi
-2,155	Збалансований	Хром	75	201	288	-1,250	0,58
-2,155	Негативний	Хром	73	248	399	-1,681	0,78
-2,155	Позитивний	Хром	79	168	173	-0,690	0,32
+0,976	Збалансований	Хром	425	213	1461	+2,157	2,21
+0,976	Негативний	Хром	462	272	1556	+0,517	0,53
+0,976	Позитивний	Хром	387	168	1382	+3,758	3,85
-2,155	Збалансований	Цирконій	761	167	1190	-0,474	0,22
-2,155	Негативний	Цирконій	840	205	1345	-0,733	0,34
-2,155	Позитивний	Цирконій	680	136	1017	-0,366	0,17
+0,976	Збалансований	Цирконій	251	169	1339	+2,508	2,57
+0,976	Негативний	Цирконій	356	242	1463	+0,625	0,64
+0,976	Позитивний	Цирконій	145	130	1215	+4,294	4,40

Примітка: кодове позначення металів, що здатні до комплексоутворення:

хром Х₃ = -1, цирконій Х₃ = +1

Результати експериментальних даних можна викласти у вигляді регресій- них рівнянь:

Ук_i = 378 - 40Х₁ - 55Х₂ + 128Х₃ - 17Х_1,2 - 215Х_1,3 - 38Х_2,3 (1)

= 196,0 + 6,9Х₁ - 45,6Х₂ - 17,8Х₃ - 8,4Х_1,2 - 2,4Х_1,2,3 (2)

Ув_i = 1069 + 335Х₁ - 122Х₂ + 191Х₃ +17Х_1,2 -256Х_1,3 -22Х_2,3 (3)

Уц_i = 1,39 + Х₁ + 0,83Х₂ + 0,98Х_1,2 + 0,18Х_1,3 + 0,11Х_2,3 (4)

За критерієм Кохрена досліди відтворювані, регресійні рівняння адекватні за критерієм Фішера.

Одержані результати свідчать про те, що шкіри з позитивним зарядом, на які нанесено композиції з надлишком воску у сполученні з солями досліджуваних металів, можна віднести до найбільш гідрофобних. Показники часу всмоктування краплі води та глибини проникнення композиції для цих дослідів мають також максимальні значення. Час всмоктування краплі композиції в товщу дерми досягає найменших значень при використанні солі хрому, найбільших - при використанні солі цирконію. Змінювання властивостей жиро-воскового покриття можна розглядати, як відображення змінювання заряду поверхні шкіри після нанесення досліджуваних композицій. Як свідчить регресійне рівняння (4), заряд поверхні шкіри після покриття є результатом взаємодії компонентів композиції з полярними групами колагену дерми, комплексних солей з активними групами колагену або катіонними та аніонними компонентами композиції. На рівень підсумкового заряду шкіри з покриттям впливають як склад жиро-воскової композиції так і заряд шкіри.

Для характеристики процесу формування покриття на шкірі визначали показник площі краплі люмінору на поверхні шкіри з покриттям. Площа краплі характеризує щільність розподілу зарядів покриття, що здатні або прореагувати з молекулами люмінору (у випадку негативної поверхні), або розподілити молекули люмінору у рівноважному стані (у випадку позитивної поверхні).

Формування покриття на шкірі зв'язано з пересуванням заряджених частинок. Пересування зарядів жиро-воскової композиції залежить від її фізико-хімічних властивостей (поверхневий натяг та характеристична в'язкість). Для опису цього явища встановили комплексний показник (розділ 4), що відображає глибину проникнення композиції в товщу дерми:

, (5)

де - площа краплі люмінору, см²;

- поверхневий натяг розчину 10% композиції, Н/м;

- характеристична в'язкість композиції, 1/дл.

На комплексний показник, як і на глибину проникнення композиції в товщу дерми впливають умови експерименту, пов'язані зі знаком заряду шкіри, складом композиції в присутності металу, що здатний утворювати комплексні сполуки (табл. 4).

Залежність між глибиною проникнення композиції та комплексним показником відображена на рис. 1 та представлена у вигляді кореляційних рівнянь:

для шкір з негативним зарядом поверхні

= 270 - 0,216 (r = 0,94; > 4), (6)

для шкір з позитивним зарядом поверхні

= 312 - 0,280 (r = 0,83; > 4). (7)

З приведених кореляційних рівнянь виходить, що для шкір з позитивним зарядом поверхні максимальна глибина проникнення композиції в товщу дерми складає 312 мк, а для шкір з негативним зарядом - 270 мк, що відповідає 22 та 19% від товщини досліджуваної шкіри. Як довели проф. О.М. Михайлов і О.І. Пушенко, найбільш слабка зона в дермі великої рогатої худоби знаходиться на рівні 1/3 товщини сосочкового шару від поверхні. Таким чином, використовуючи досліджувані композиції для покривного фарбування шкір, можна досягти глибини більшої порівняно з глибиною залягання найбільш слабкої зони сосочкового шару дерми, що важливо для виробництва шкір без пухлості.

Таблиця 4

Взаємозв'язок фізико-хімічних властивостей композицій з комплексним показником

Заряд шкіри, мВ	Знак надлишку у композиції	Метал, що здатний до комплексоутв.	Характеристична в'язкість , 1/дл	Поверхневий натяг уi, Н/м	Площа краплі люмінору Si, cм2	Комплексний показник гi
-2,155	Збалансований	Хром	0,191	24	2,22±0,11	279
-2,155	Негативний	Хром	0,153	24	0,96±0,04	151
-2,155	Позитивний	Хром	0,140	24	2,12±0,10	363
+0,976	Збалансований	Хром	0,191	24	2,96±0,10	372
+0,976	Негативний	Хром	0,153	24	1,45±0,03	228
+0,976	Позитивний	Хром	0,140	24	2,24±0,09	384
-2,155	Збалансований	Цирконій	0,189	27	3,30±0,13	471
-2,155	Негативний	Цирконій	0,145	27	1,91±0,05	356
-2,155	Позитивний	Цирконій	0,171	27	4,10±0,08	647
+0,976	Збалансований	Цирконій	0,189	27	3,90±0,12	557
+0,976	Негативний	Цирконій	0,145	27	2,10±0,10	391
+0,976	Позитивний	Цирконій	0,171	27	4,40+0,08	695

Враховуючи екологічну проблему, при удосконаленні технології оздоблювання шкір велике значення має застосування водних покривних композицій та похідних колагену, що одержані з колагенвмісних відходів шкіряного виробництва. Тому у якості закріплювального шару у роботі використали композицію, мас. ч.: барвакрил (40%) - 32; олеїновий віск (20%) - 5; колоїд С (окислена похідна колагену 10%) - 20; уротропін (10%) - 2; сульфат цирконію (5%) або хромовий дубитель (7%) - 5; вода - 20. При дослідженні параметрів заключного пресування було встановлено, що ефект закріплення покриття досягається при температурі 85^оС та тиску 15 МПа. Кращі експлуатаційні властивості покриття на шкірі забезпечують композиції з сіллю цирконію.

Для надання покриттю контрастності та забезпечення більшої сумісності шарів покриття перед закріплювальним наносили проміжний шар, що відрізняється від закріплювального тим, що замість розчину пластифікуючого воску вводили жиро-воскову композицію, яка по складу аналогічна основному покриттю. Пластифікуючу дію жиро-воскових складових у проміжному шарі оцінили по фізико-механічних властивостях плівок (табл. 5).



Таблиця 5

Фізико-механічні властивості плівок після пресування

Показник	Жиро-воскова складова у проміжному шарі покриття	Закріплювальний шар покриття
	ТХ	ВХ	БХ	ТЦ	ВЦ	БЦ	З воском	Без воску
Навантаження, МПа, при видовженні: -100%	3,6±0,2	1,6±0,1	2,6±0,1	2,8±0,1	1,4±0,1	2,1±0,1	2,9±0,1	1,5±0,1
- 300%	5,2±0,3	2,4±0,1	3,3±0,2	4,3±0,2	2,2±0,1	2,8±0,1	3,6±0,2	2,3±0,1
Навантаження, МПа, при розриві	9,7±0,4	5,8±0,3	9,7±0,4	7,4±0,3	3,7±0,1	6,6±0,3	3,8±0,2	3,1±0,1
Видовження при розриві, %	734±35	786±31	874±42	700±33	653±20	667±20	600±24	565±26
Набухання у воді (без пресування), %: - через 2 год	9,7±0,4	17,4±0,7	10,6±0,4	7,9±0,2	10,2±0,4	9,5±0,4	8,8±0,3	7,0±0,3
- через 24 год	21,3±1,0	31,2±1,5	26,5±1,0	15,0±0,8	25,5±1,1	22,8±1,1	21,1±0,6	13,3±0,7
Набухання у воді, %: - через 2 год	2,4±0,1	2,5±0,1	2,4±0,1	2,5±0,1	2,3±0,1	2,8±0,1	2,3±0,1	2,5±0,1
- через 24 год	3,4±0,2	3,7±0,2	3,7±0,2	3,3±0,1	3,1±0,1	3,5±0,2	3,3±0,1	3,4±0,1

Плівки, що вміщують жиро-воскові композиції з сіллю хрому, характеризуються більш високими значеннями видовження при розриві та відповідно більшими значеннями навантаження при видовженні та при розриві. Вірогідно, це зумовлено тим, що солі хрому та цирконію по різному взаємодіють з компонентами жиро-воскової композиції. Збільшення загального вмісту солі цирконію в покритті є небажаним. Разом з тим, рівень фізико-механічних показників таких плівок вище порівняно з рівнем показників закріплювальних плівок як з воском, так і без воску. Наявність воску у закріплювальній композиції підкреслює значимість його пластифікуючої дії. Закріплювальний ефект виявляється в змінюванні набухання плівки після її пресування протягом 60 с при температурі 85С та тиску 15 МПа. У даному випадку набухання зменшується у 4 рази. Це свідчить про те, що при пресуванні відбувається остаточне формування плівки, яке відповідає повній коалесценції плівкоутворювача, рівномірній міжпачковій пластифікації полімеру та зшиттю полярних груп компонентів. Це забезпечує створення плівки з незворотними властивостями та відповідно шкіри з необхідними експлуатаційними показниками покриття.

При оцінці якості шкіри з жиро-восковим покриттям враховували вимоги, що висуваються до їх показників (табл. 6)

Таблиця 6

Властивості шкір з жиро-восковим покриттям

Показник	Шкіра з позитивним зарядом поверхні	Шкіра з негативним зарядом поверхні
	Композиція
	ТХ	ВХ	БХ	ТЦ	ВЦ	БЦ	ТХ	ВХ	БХ	ТЦ	ВЦ	БЦ
Стійкість до багаторазового вигину Уиз, 103вигинів	72	80	61	51	70	35	78	98	60	57	77	35
Стійкість до мокрого тертя Утр,оберти	371	405	373	372	420	328	217	253	182	319	363	275
Адгезія, Н/м-до сухої шкіри	331±8	432±11	317±9	297±4	415±12	255±5	364±10	346±8	267±4	272±8	375±7	262±5
до мокрої шкіри Уадг	187	232	144	158	207	111	157	171	143	144	175	116
Блиск, %	33±1	41±2	26±1	36±1	45±2	23±1	35±1	43±2	31±1	35±1	39±1	27±1
Морозостій-кість, бали	4	4	4	4	4	3	4	4	3	4	4	3
Мазкість, бали	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4
Повітропроникність Увоз, см3/см2·год	56,0	70,4	41,6	54,8	76,2	34,4	44,1	55,9	31,0	28,5	32,3	25,2
Паропроник-ність, %	25,7±1,0	32,8±1,4	30,4±1,0	28,3±1,1	30,6±1,2	27,3±1,3	24,0±0,7	23,2±0,5	25,9±1,0	30,4±1,2	26,0±1,0	21,5±1,0
Водопромо кання у динамічних умовах Увод, хв	81	92	72	73	81	65	36	38	33	65	75	55

При цьому факторами, що визначають властивості шкіри з покриттям були: заряд шкіри - Х₁, знак надлишку у композиції - Х₂ та метал, що здатний до комплексоутворення - Х₃.

Показники якості покриття, що виражені функціями відгуку, можна представити у вигляді регресійних адекватних рівнянь:

Уиз = 64,5 - 3,0Х₁ - 16,8Х₂ - 10,3Х₃ + 3,3Х_1,2 (8)

Утр = 324,9 + 56,6Х₁ - 35,4Х₂ + 21,6Х₃ - 29,1Х_1,3 - 9,6Х_2,3 - 5,4Х_1,2,3 (9)

Уадг = 162,4 +11,1Х₁ - 33,9Х₂ - 10,1Х₃ - 12,1Х_1,2 - 4,4Х_1,3 - 4,9Х_2,3 (10)

Увоз = 45,9 + 9,8Х₁ - 12,8Х₂ - 3,9Х₃ - 4,8Х_1,2 + 3,5Х_1,3 - 3,9Х_1,2,3 (11)

Увод = 63,8 + 13,6Х₁ - 7,6Х₂ + 5,1Х₃ - 9,6Х_1,3 + 2,4Х_1,2,3 (12)

По результатах експерименту оптимізацію проводили шляхом порівнювання регресійних рівнянь (8-12), що приведені до таких граничних умов: Х₁ - шкіра з позитивним або негативним зарядом поверхні, Х₃ - метал, здатний до комплексоутворення (хром або цирконій). При цьому змінною величиною був фактор Х₂ - знак надлишку у композиції (в інтервалі від +1 до -1 з проміжними значеннями).

Границі оптимізації показників відповідали: стійкість до багаторазового вигину (75-85)·10³ вигинів; стійкість до мокрого тертя 400-420 обертів; адгезія до мокрої шкіри 200-220 Н/м; повітропроникність 60-70 см³/см²·год; водопромокання у динамічних умовах 80-100 хв. Граничні умови експерименту - шкіра з позитивним зарядом, метал, що здатний до комплексоутворення хром - забезпечують сукупність прийнятих значень показників в діапазоні Х₂ від -1 до - 0,75. Інші умови експерименту виключають одержання сукупності оптимальних параметрів.

На підставі проведеного дослідження розроблена технологія жиро-воскового оздоблювання анілінових шкір. Оздоблювання передбачає послідовне нанесення, з проміжними підсушками, жиро-воскової композиції, проміжного шару з жиро-восковою складовою, закріплювального шару та пресування при температурі 85єС і тиску 15 МПа. Шкіри, що виготовлені за новою технологією, мають високу якість та відповідають вимогам до шкір анілінового оздоблювання (табл. 6).

Покривне фарбування шкір з дефектами лицьової поверхні після неглибокого шліфування потребує застосування більш покривної оздоблювальної композиції. Для одержання такого покриття при виготовленні жиро-воскової композиції замість аніонного барвника вводили різні пігментні концентрати, а також акрилові емульсії барвакрил та МБМ-3. Витрати жиро-воскових композицій ТЦ та ТХ складали по 20 мас. ч., плівкоутворювачів барвакрил та МБМ-3 6 мас. ч. при їх співвідношенні 1:5. Воду додавали до густини композиції 1,040 г/см³. Покриття закріплювали водною композицією та пресували за розробленою технологією. Властивості композицій оцінювали по фізико-механічних характеристиках плівок та покриття (табл. 7).

Заміна аніонного барвника у жиро-восковій композиції пігментним концентратом не погіршує властивостей покриття, надає йому необхідні покривність та фізико-механічні показники.

Таблиця 7

Вплив пігментованої жиро-воскової композиції на властивості плівок та покриття на шкірі

Показник	ТХ	ТЦ
	Пігментний концентрат
	Білий	Синій	Жовтий	Коричневий	Білий	Синій	Жовтий	Коричневий
Покривність композиції, г/м2	22,3±0,7	17,2±0,5	23,5±0,9	12,1±0,3	21,7±0,6	18,1±0,5	21,0±0,6	11,4±0,3
Плівки
Навантаження, МПа, при видовженні: 100%	1,5±0,1	1,2±0,1	1,8±0,1	1,9±0,1	1,6±0,1	0,7±0,1	2,0±0,1	2,0±0,1
- 300%	2,4±0,1	1,1±0,1	2,2±0,1	2,8±0,1	2,8±0,1	1,0±0,1	2,0±0,1	2,9±0,1
Навантаження, МПа, при розриві	6,7±0,3	2,4±0,1	5,6±0,3	5,2±0,2	7,5±0,3	2,2±0,1	не розірвалась	5,4±0,2
Видовження при розриві, %	845±19	802±15	870±13	924±24	900±21	750±22	852±17	898±16
Покриття
Стійкість до багаторазового вигину, 103 вигинів	83±1	98±2	81±1	102±2	80±2	100±2	82±1	100±2
Стійкість до мокрого тертя, оберти	243±6	232±7	251±6	290±9	280±8	223±7	250±7	266±5
Адгезія, Н/м: - до сухої шкіри	168±5	181±5	175±7	165±9	150±3	170±5	160±5	155±5
- до мокрої шкіри	133±5	156±6	140±4	121±4	120±3	140±6	120±4	130±3
Мазкість, бали	4	4	4	4	4	4	4	4

У розділі 4 розглянуто теоретичні аспекти формування жиро-воскового покриття на шкірі. Формування покриття на шкірі зв'язано з фізико-хімічними явищами, які були вивчені з використанням моделі ізотермічної перегонки речовин.

Ізотермічна перегонка вміщує 3 стадії:

1) відщеплення частинок;

2) перенесення утворених частинок до поверхні шкіри;

3) взаємодія частинок композиції з функціональними групами колагену.

Перша та третя стадії належать до хімічних процесів. Друга стадія відповідає фізичним процесам - дифузії та седиментації. Рівноважному стану між цими процесами відповідає глибина проникнення композиції в товщу дерми. Використовуючи математичний опис явищ дифузійного та седиментаційного масопереносу речовин (у тому числі рівняння Фіка та Ейнштейна) та змінювання концентрації дрібних частинок внаслідок їх ізотермічної перегонки до більш крупних (рівняння Кельвіна), після перетворення зазначених рівнянь одержали теоретичну залежність глибини проникнення композиції в товщу дерми від її фізико-хімічних характеристик та розподілу зарядів на поверхні шкіри з покриттям (комплексний показник , рівняння 5). Виведена залежність узгоджується з експериментальними даними. гідрофобний жировий восковий оздоблювальний шкіра

Для встановлення механізму формування покриття методом ІЧ-спектроскопії досліджували жиро-воскові композиції (рис. 2), плівки проміжного та закріплювального шарів покриття (рис. 3).

Для кількісного порівняння функціональних груп компонентів композицій в межах певної характеристичної частоти визначили оптичну густину за методом базової лінії (табл. 8, 9).

Таблиця 8

Оптична густина ІЧ-спектрів жиро-воскових композицій

Композиція	Оптична густина при частоті коливання
	3400см-1	1650см-1	1350см-1	1290см-1	1100см-1	650см-1
ТХ	0,083	0,031	0,128	0,094	0,275 ...

Подобные документы

• Електролітичне цинкування

  Характеристика деталей, вибір виду і товщини покриття при розробці технологічного процесу одержання цинкового покриття. Розрахунки кількості хімікатів і води для приготування електролітів, анодів для ванн електрохімічної обробки, витяжної вентиляції.
  
  дипломная работа [213,3 K], добавлен 19.08.2011
  

• Розробка загальної схеми технологічного процесу нанесення покриття

  Аналіз умов роботи валу рециркуляційного димотягу. Вибір газів для плазмового напилення. Попередня механічна обробка. Розробка конструкції та розрахунок товщини покриття. Технологія відновлення великогабаритних валів рециркуляційних вентиляторів ТЕС.
  
  курсовая работа [955,6 K], добавлен 23.12.2014
  

• Гідрофобна обробка текстильних матеріалів

  Вплив технологічних параметрів процесу покриття текстильних матеріалів поліакрилатами на гідрофобний ефект. Розробка оптимального складу покривної гідрофобізуючої композиції для обробки текстильних тканин, що забезпечує водовідштовхувальні властивості.
  
  дипломная работа [733,4 K], добавлен 02.09.2014
  

• Дослідження сервоприводу з урахуванням нелінійності

  Сервопривід як частина системи стабілізації, призначена для посилення командного сигналу і перетворення електричної енергії в механічне переміщення, структура та елементи. Розробка системи управління сервоприводу з урахуванням впливу нелінійних ділянок.
  
  дипломная работа [3,0 M], добавлен 27.09.2010
  

• Захист металів від корозії. Характеристика та властивості покриттів

  Механізм росту покриття на стадії мікроплазменних розрядів. Основні моделі росту покриття. Осадження частинок з приелектродного шару. Синтез оксидокерамічних покриттів, фазовий склад. Головна перевага методу електродугового оксидування покриттів.
  
  лекция [139,5 K], добавлен 29.03.2011
  

• Відновлення вала

  Визначення типу ремонтного виробництва. Технологічний процес відновлення вала, розробка плану операцій. Переваги та недоліки основних методів нанесення покриття напиленням. Схема живильника шнекового типу. Плазмотрон, класифікація основних видів.
  
  курсовая работа [303,1 K], добавлен 23.01.2012
  

• Розробка технології та модернізація обладнання для напилення теплозахисних покриттів на соплові лопатки ГТД плазмовим методом

  Роль захисту деталей і металоконструкцій від корозії та зносу, підвищення довговічності машин та механізмів. Аналіз конструкції та умов роботи виробу, вибір методу, способу і обладнання для напилення, оптимізація технологічних параметрів покриття.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.02.2010
  

• Дослідження масотеплообміну на поверхневому шарі вольфраму та оксидів вольфраму

  Дослідження високотемпературного окислення і масотеплообміну металевих дротиків та часток з урахуванням випаровування оксидної плівки, конвекції та стефанівської течії на їх поверхні. Складання математичної моделі теплообміну вольфрамового провідника.
  
  реферат [191,3 K], добавлен 10.07.2010
  

• Дослідження технології очищення води методом озонування, розрахунок матеріального балансу процесу

  Фізико-хімічні основи процесу очищення води методом озонування. Технологічна схема очищення з обґрунтуванням вибору основного обладнання. Принцип дії апаратів, їх розрахунок. Екологічне та економічне обґрунтування впровадження нового устаткування.
  
  дипломная работа [635,2 K], добавлен 10.04.2014
  

• Конфекціонування матеріалів для чоловічої куртки

  Вибір та характеристика моделі швейного виробу. Загальна характеристика властивостей основних матеріалів для заданого виробу. Визначення структури і будови ниток основи і піткання, переплетення досліджуваної тканини. Вибір оздоблювальних матеріалів.
  
  курсовая работа [40,4 K], добавлен 15.06.2014
  

• Шорсткість поверхні

  Дослідження впливу геометрії процесу різання та вібрацій робочого інструменту на виникнення нерівностей поверхні оброблюваного матеріалу. Характеристика причин формування шорсткості заготовки, пов'язаних із пластичною та пружною деформаціями матеріалу.
  
  реферат [388,7 K], добавлен 08.06.2011
  

• Технологія вибору електродів

  Зварка - технологічний процес здобуття нероз'ємних з'єднань матеріалів, її види. Маркування та типологія електродів, типи покриття, вибір електродів для виконання зварювальних робіт. Види сталі, основні характеристики, недоліки та режими зварювання.
  
  контрольная работа [127,7 K], добавлен 01.02.2011
  

• Триботехнічні властивості: зносостійкість, зношування, тертя, покриття, залишкові напруги детонаційно-газових покриттів

  Аналіз сучасних досліджень із підвищення зносостійкості твердих тіл. Вплив структури поверхневих шарів на їхню зносостійкість. Газотермічні методи нанесення порошкових покриттів. Регуляція параметрів зношування композиційних покриттів системи Fe-Mn.
  
  курсовая работа [2,5 M], добавлен 04.02.2011
  

• Електропривід очисного агрегату ЗАВ 20

  Розробка електричної схеми керування ЗАВ-20 з урахуванням технології процесу очищення зерна. Перелік та система елементів керування приводу, автомобілепідйомника. Розрахунок навантажувальної діаграми (ЕД) на період запуску. Вибір кінцевих вимикачів.
  
  курсовая работа [450,5 K], добавлен 11.12.2010
  

• Конфекціювання матеріалів і дослідження їх властивостей для виготовлення жіночого літнього комплекту

  Дослідження основних технологічних, структурних та механічних властивостей матеріалів. Вивчення розвитку моди на вироби жіночого літнього одягу. Характеристика асортименту швейної тканини, фурнітури, підкладкових, прокладкових та докладних матеріалів.
  
  курсовая работа [43,7 K], добавлен 09.06.2011
  

• Метод дослідження протизносних властивостей мастильних матеріалів при радіальних коливаннях валу

  Розробка методики задання і контролю радіальних відхилень поверхні, утворюючої циліндр валу модельної трибосистеми "вал–втулка" для експериментальних досліджень мастильних матеріалів та присадок до них на спроектованому і виготовленому приладі тертя.
  
  автореферат [28,3 K], добавлен 11.04.2009
  

• Формування споживчих властивостей та якості пиломатеріалів у процесі виробництва

  Дослідження ринку пиломатеріалів України, формування їх споживних властивостей та якості. Вибір хвойних порід, з яких виготовляють пиломатеріали: модрина, сосна, ялина, кедр та ялівець. Технологічний процес виготовлення елементів стропильної системи.
  
  курсовая работа [202,0 K], добавлен 17.12.2012
  

• Розробка технологічного процесу виготовлення деталі - "Корпус"

  Проектування операційного технологічного процесу виготовлення деталі "Корпус": вибір форми заготовки, розрахунок припусків на обробку, режимів різання, похибок базування, затискання елементу. Розробка схеми взаємодії сил та моментів, що діють на деталь.
  
  курсовая работа [2,3 M], добавлен 04.07.2010
  

• Кращий інвестиційний проект у сфері чистих технологій

  Проблема утилізації твердих побутових і промислових відходів. Основні принципи та механізми раціонального використання полімерних відходів з урахуванням світового досвіду і сформованих в Україні умов. Розробка бізнес-плану сміттєпереробного підприємства.
  
  курсовая работа [3,7 M], добавлен 24.09.2014
  

• Розробка технології виготовлення скипидару та каніфолі

  Характеристика технологічного процесу переробки живиці. Розрахунок продуктивності відстійників. Забезпечення процесу висвітлення живиці. Термічні умови перегонки скипидару, вагові кількості компонентів. Визначення продуктивності охолоджувача каніфолі.
  
  курсовая работа [966,0 K], добавлен 24.03.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам