Розробка технології виробництва шкір, стійких до дії розчинів поверхнево-активних речовин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет технологій та дизайну

УДК 675.026

Автореферат

дисертації на здобуття

наукового ступеня кандидата технічних наук

Розробка технології виробництва шкір, стійких до дії розчинів поверхнево-активних речовин

05.19.05 - технологія шкіри та хутра

Коваленко Марина Сергіївна

Київ 2003

Дисертацією є рукопис

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

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Бехарський Владислав Йосипович, кафедра технології шкіри та хутра, Київський національний університет технологій та дизайну

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, заслужений діяч науки і техніки УРСР, професор Анохін Віктор Васильович, Київський національний університет технологій та дизайну

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

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

Захист відбудеться “ 21 “ жовтня 2003 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.03 Київського національного університету технологій та дизайну, м. Київ -11, вул. Немировича-Данченка, 2

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

Автореферат розісланий “ 19 “ вересня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Первая Н.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Вироби зі шкіри служать людині протягом усього її життя і значною мірою відображають, з одного боку - рівень життя, культури і потреб суспільства, а з іншого - рівень розвитку науки про перетворення колагену дерми в шкіру. Тому, щоб зайняти провідне місце на ринку, підприємства повинні, спираючись на наявний досвід і традиції, використовувати світові досягнення в техніці, технології, а також тенденції сучасної моди.

Сучасна мода на оформлення салонів автомобілів, меблів, одягу і шкіргалантерейних виробів вимагає використання м'якої, рівномірно пофарбованої шкіри стійкої до дії поверхнево-активних речовин (ПАР) зі збереженням в процесі експлуатації її хімічних та фізико-механічних властивостей, особливо при пранні виробів. Дотепер не існувало технології для виробництва згаданих шкір.

В деякій мірі такі властивості притаманні замші, але технологія її виробництва - матеріалоємна, трудомістка, потребує спеціального обладнання і дефіцитної в Україні сировини (шкури овець, диких кіз, оленів). Спроби розробити технологію, що забезпечила б випуск шкіри з лицьовою поверхнею, стійкої до дії розчинів ПАР, не мали успіху, оскільки стабільність властивостей шкіри була незадовільною. В нинішній час не існує технології виробництва шкіри хромового дублення з властивостями подібними до замші.

Робота виконана в рамках наукових досліджень Київського національного університету технологій та дизайну “Ресурсозбереження та комплексна переробка відходів легкої промисловості та хімії”, а також згідно з програмою Центру технологій виробництва нового асортименту шкір і виробів з них при науково-впроваджувальному підприємстві “ГВП-Хімматеріали”.

Мета дослідження полягала в розробці технології виробництва шкіри, стійкої до дії розчинів ПАР на основі вивчення взаємодії ненасичених сполук та барвників з активними групами колагену в присутності похідного формальдегіду - гексаметилентетраміну в процесі жирування шкір у нейтральному середовищі і закріплення їх на волокні дерми в кислому середовищі при обробці напівфабрикату хромового дублення.

Для досягнення зазначеної мети необхідно було: вивчити способи пластифікації шкір жирувальними матеріалами та стабілізацію останніх в структурі дерми; визначити моделі процесу вироблення шкіри з необхідними властивостями і на їх основі знайти найбільш раціональні параметри процесу, що забезпечують стійкість шкіри до дії розчинів ПАР; розглянути фізико-хімічні процеси, що обумовлюють стабільність та незмінність властивостей шкіри; оцінити характер сорбції реагуючих речовин і утворення між ними хімічних зв'язків, які забезпечують стійкість шкіри до дії розчинів ПАР; визначити взаємозв'язок дзета-потенціалу внутрішньої поверхні дерми і фізико-механічних властивостей шкіри; дослідити за допомогою ІЧ-спектроскопії взаємодію компонентів жирувальної композиції з гексаметилентетраміном і, виходячи з уявлень про процеси, що відбуваються при виробленні шкіри, стійкої до дії розчинів ПАР; розробити нормативно-технічну документацію на виробництво шкір для одягу, рукавичних та технічних шкір, стійких до дії розчинів ПАР.

Об'єкт дослідження - розробка процесу формування структури шкіри, стійкої до дії розчинів ПАР з напівфабрикату хромового дублення.

Предмет дослідження - технологія виробництва шкір різного асортименту, стійких до дії розчинів ПАР, а також метилові ефіри на основі кислот ріпакової і соняшникової олії, барвники, гексаметилентетрамін, оцтова кислота, лицьовий хромований напівфабрикат, хромований спилок, готова шкіра.

У роботі використано традиційні та сучасні методи експериментальних досліджень: ІЧ-спектороскопічний, реологічний, електроосмотичний, методи математичного планування, регресійного та кореляційного аналізу об'екту дослідження, які передбачають використання критеріїв Кохрена - для оцінки відтворюваності даних, Стьюдента - значимості коефіцієнтів факторів та Фішера - адекватності моделей.

Наукова новизна досліджень полягає у тому, що вперше:

- встановлено, що процес формування та фіксації структури шкіри пов'язаний із сорбцією компонентів жирувальної композиції і гексаметилентетраміну у нейтральному середовищі та їх взаємодією на волокні колагену дерми в присутності органічної кислоти;

- доведено, що фіксація реагуючих речовин пов'язана з поступовим руйнуванням кілець гексаметилентетраміну, а також з утворенням сполук гексаметилентетраміну з ненасиченими складовими жирувальних композицій та барвниками на поверхні структурних елементів дерми, що обумовлює стійкість шкіри до дії ПАР;

- виявлено, що ефект фіксації жирувальних матеріалів суттєво залежить від співвідношення витрат барвників та складних ефірів, ступеню переетерифікації тригліцеридів з витратами гексаметилентетраміну;

- визначено найбільш раціональні параметри фарбувально-жирувальних процесів з використанням математичних моделей, що описують вплив технологічних параметрів на стабільність властивостей готової шкіри при дії розчинів ПАР.

Практичне значення роботи. Розроблена технологія виробництва шкіри, що дозволяє одержати нові види шкір для одягу, рукавичних та технічних шкір, здатних зберігати свої властивості після обробки розчином ПАР; виключити забруднення навколишнього середовища органічними сполуками; застосовувати доступні хімічні матеріали, виробництво яких організовано в Україні.

Впровадження розробленої технології на шкіряному підприємстві ЗАО “ВОЗКО” забезпечило економічну ефективність 1321 грн. на 100 м2 шкір за рахунок збільшення сортності та зміни ціни на готову продукцію, а величина відверненого екологічного збитку склала 44830 грн. на рік.

Особистий внесок здобувача полягає у постановці задач, проведенні експериментів, обробці й аналізі одержаних результатів, науковому обґрунтуванні та розробці технології виробництва шкіри, стійкої до дії розчинів ПАР.

Апробація роботи. Результати роботи доповідалися на наукових конференціях молодих вчених і студентів КНУТД у 2001-2003 роках, а також на міжнародній науково-практичній конференції “Современные технологии и оборудование для получения и переработки полимеров, полимерных композиционных материалов и химических волокон“ (Україна, м. Київ, 2003 р.).

Публікації. Основні положення дисертації викладено у семи наукових працях, з яких три у фахових журналах ВАК України, та захищені патентом України “Спосіб виробництва шкір придатних до прання у водних розчинах та органічних розчинниках”.

Обсяг і структура роботи. Дисертацію викладено на 150 сторінках машинописного тексту. Робота включає вступ, п'ять розділів, висновки, список використаної літератури із 110 джерел та 7 додатків. Робота містить 26 таблиць та 19 рисунків.

Основний зміст роботи

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

У розділі 1 узагальнено та проаналізовано наукові досягнення та практичні розробки в області виробництва шкіри, стійкої до дії розчинів ПАР. Розглянуто роль пластифікації шкір жирувальними матеріалами і фіксації на волокні дерми в результаті їх взаємодії з колагеном дерми, яка забезпечує стійкість шкіри до дії ПАР. Показано необхідність використання для цієї мети вуглеводнів з ненасиченими зв'язками, а також речовин, що можуть після повного просочення дерми взаємодіяти з жирувальними речовинами та білком. На підставі аналізу літературних даних обґрунтовано можливість вироблення шкіри, властивості якої не змінюються після дії розчинів ПАР.

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

Об'єктом дослідження була розробка процесу формування структури шкіри як результат сорбції жирувальних речовин та речовин здатних фіксувати їх на волокні колагену дерми. Дослідження проводили з використанням лицьового хромованого напівфабрикату та бахтармяного спилку.

Для оцінки властивостей вихідних хімічних матеріалів та готової шкіри використовували як традиційні так і сучасні методи досліджень, що дозволили виявити ефект стійкості шкіри до дії розчинів ПАР та розробити відповідну технологію. Заряд шкіри визначали електроосмотичним методом. Взаємодію компонентів між собою вивчали ІЧ-спектроскопічним та реологічним методом. Для визначення оптимальних параметрів проведення фарбувально-жирувальних процесів на всіх стадіях дослідження використано математичний метод планування - повний факторний експеримент, при обговоренні експериментальних даних - регресійний та кореляційний, а також диференційний аналіз рівнянь.

У розділі 3 наведено результати дослідження впливу параметрів фарбувально-жирувальних процесів на стійкість шкіри до дії розчинів ПАР.

Дослідження проводились в напрямку пошуку вуглеводнів, які містять у своєму складі ненасичені зв'язки і карбонільні групи, а також реагенту, що в певних умовах може сприяти незворотній сорбції жирувальних речовин і тим самим забезпечити стійкість шкіри до дії розчинів ПАР, який використовують при пранні шкіри.

Як відомо, хромований напівфабрикат під впливом лужних реагентів роздублюється і втрачає свої властивості. Враховуючи це, використовувати для прання аніонні ПАР не можливо, тому в роботі вивчали дію неіоногенних ПАР, які є продуктами приконденсації жирних кислот або ароматичних сполук з поліетиленгліколем з довжиною ланцюга 9-12. До таких сполук відносять “Савенол NWP”, який випускається на фірмою “Барва”.

У дослідженнях витрати гексаметилентетраміну розраховували виходячи зі стехіометричного співвідношення з оцтовою кислотою, тобто витрати гексаметилентетраміну й оцтової кислоти були постійні і складали відповідно 2 і 3,5 % від маси струганого напівфабрикату. Оцтова кислота дозувалася після повного поглинання барвників і жирувальних матеріалів.

Процес проводили при температурі 60 °С протягом 2 годин при постійному обертанні барабана.

Після сушіння, зволоження та розтягування отримані зразки піддавалися п'ятикратній дії 0,4 %-го водяного розчину “Савенол NWP” з проміжним сушінням у вільному стані.

У результаті проведення експерименту були визначені наступні показники якості шкіри: вміст речовин, що екстрагуються органічними розчинниками (G), межа міцності при розтягуванні (у), відносне видовження при розриві (lp), відносне видовження при напруженні 9,8 МПа (lн).

Таблиця 1 Властивості шкіри до та після дії розчину ПАР

Умови проведення експерименту	Властивості шкіри до дії розчину ПАР	Властивості шкіри після дії розчину ПАР
Ступінь переетерифікації ефіру, %	Загальні витрати жирувальних матеріалів, %	G, %	у, МПа	lн, %	lp, %	G, %	у, МПа	lн, %	lp, %
50	5	10,8	14,1	48	68	8,9	12,2	58	75
50	10	12,7	20,5	56	93	9,2	18,6	54	83
50	15	18,2	14,5	66	83	13,3	13,2	64	83
50	20	22,4	7,7	66	73	16,4	7,0	60	67
100	5	9,2	17,3	48	80	8,5	14,3	52	66
100	10	13,0	18,7	45	81	9,2	17,3	40	63
100	15	16,3	17,4	52	71	12,8	16,0	55	70
100	20	13,6	10,1	67	67	11,2	10,0	59	54

Показники властивостей шкіри після дії розчину ПАР істотно залежать від фіксації жирувальних матеріалів на структурних елементах дерми та втрати здатності знову емульгуватися. Про це свідчить зміна показників властивостей шкір після дії розчину ПАР не більш ніж на 30 % (табл.1). Найкращі стабільні показники виявлені при загальних витратах жирувальних матеріалів 10 %, які і використовували в подальших експериментах.

Незмінність властивостей шкіри після багаторазової дії розчину ПАР досягається за рахунок використання особливостей будови жирувальних матеріалів та зміни властивостей колагену дерми у післядубильних процесах. Втрата здатності жирувальних речовин емульгуватися під впливом неіоногенних ПАР можлива в результаті сорбції вуглеводнів на поверхні тонкої структури колагену і взаємодії за рахунок сорбційних сил і хімічних зв'язків різної природи.

Емульгуюча здатність жирувальних матеріалів, що використовуються, різко зменшується в результаті фізико-хімічних процесів, які відбуваються при підкисленні системи навіть поза шкірою. У експерименті простежується істотна втрата здатності емульгуватися значної частини жирів після підкислення (рис.1).

До обробки вся жирувальна композиція легко емульгувалася, тривалість стійкості емульсії складала більше 2 годин.

Втрата емульгуючої здатності пов'язана зі збільшенням середньочасткової маси жирувальних композицій, що можна простежити по залежностях логарифмів відносних густин (ln від = К1 + К2 * С) від концентрації С жирувального матеріалу у чотирьоххлористому вуглеці. В представленій залежності: К1 - вільний член, а К2 = d ln від / d C - відповідає характеристичній в'язкості жирувальної композиції (табл. 2), що пов'язана з середньою молекулярною масою за рівнянням Марка-Куна-Хувінка .

Збільшення ступеня переетерифікації жирів зменшує логарифмічне число в'язкості (ЛЧВ) тому, що тригліцериди перетворюються в моноефіри жирних кислот і метилового спирту. ЛЧВ препарату “Сульфірокс” при дії гексаметилентетраміну й оцтової кислоти зменшується, а ЛЧВ метилових ефірів на основі кислот рослинних олій - збільшується. Тому ЛЧВ жирувальних композицій залежить від складу і ступеню переетерифікації олій. Це вказує на те, що речовини, які входять до складу композиції, по-різному взаємодіють з гексаметилентетраміном у кислому середовищі. Зважаючи на те, що гексаметилентетрамін разом з компонентами жирувальної суміші сприяє зменшенню ЛЧВ, тобто зменшенню її часткової маси, стає можливим проводити обробку шкіри всіма компонентами одночасно, крім кислоти. Кислоту, у цьому випадку, необхідно дозувати після сорбції реагентів, тому що вона сприяє збільшенню часткової маси композиції. Хімічні процеси, що відбуваються під впливом оцтової кислоти на волокні дерми після обробки жирувальною композицією і барвниками, істотно залежать також і від сорбції реагуючих речовин.

Таблиця 2 Характеристика жирувальних компонентів та композицій

Жирувальний компонент або композиція, масові частки	Коефіцієнти рівняння ln від = К1 + К2* С	Коефіцієнт кореляції, %
	К1	К2
"Сульфірокс"	4,17	0,195	99,6
Ефір кислот ріпакової олії зі ступенем переетерифікації, %: - 50 - 100	4,17 4,17	0,059 0,055	99,6 99,2
Ефір кислот соняшникової олії зі ступенем переетерифікації 50 %	4,17	0,029	98,5
"Сульфірокс" - 10, гексаметилентетрамін - 2, оцтова кислота - 3,5	4,19	0,082	99,9
Ефір кислот ріпакової олії зі ступенем переетерифікації 50 % - 10, гексаметилентетрамін - 2, оцтова кислота - 3,5	4,19	0,068	99,3
Ефір кислот ріпакової олії зі ступенем переетерифікації 100 % - 10, гексаметилентетрамін - 2, оцтова кислота - 3,5	4,19	0,063	99,5
Ефір кислот соняшникової олії зі ступенем переетерифікації 50% - 10, гексаметилентетрамін - 2, оцтова кислота - 3,5	4,19	0,047	99,2
Ефір кислот ріпакової олії зі ступенем переетерифікації 50 % - 5, "Сульфірокс" - 5, гексаметилентетрамін - 2, оцтова кислота - 3,5	4,19	0,113	99,6
Ефір кислот ріпакової олії зі ступенем переетерифікації 100 % - 5, "Сульфірокс" - 5, гексаметилентетрамін - 2, оцтова кислота - 3,5	4,19	0,090	99,3
Ефір кислот соняшникової олії зі ступенем переетерифікації 50 % - 5, "Сульфірокс" - 5, гексаметилентетрамін - 2, оцтова кислота - 3,5	4,19	0,083	99,7
Ефір кислот ріпакової олії зі ступенем переетерифікації 50 % - 5, "Сульфірокс" - 5, гексаметилентетрамін - 2	4,27	0,077	99,8
Ефір кислот ріпакової олії зі ступенем переетерифікації 100 % - 5, "Сульфірокс" - 5, гексаметилентетрамін - 2	4,27	0,090	98,1

Експериментально-теоретичне обґрунтування способу моделювання властивостей готової шкіри в залежності від параметрів фарбувально-жирувальних процесів в лабораторних і виробничих умовах проводили відповідно до плану наведеному в таблиці 3.

Таблиця 3 План-матриця експерименту

Фактор	Код фактору	Рівні факторів
		нижній	верхній
		в натураль- ному виразі	в кодово- му виразі	в натурально- му виразі	в кодовому виразі
Витрати “Сульфіроксу” на першій стадії жирування, % від маси струганого напівфабрикату	Х1	2,0	- 1	3,5	+ 1
Природа олії	Х2	ріпакова	- 1	cоняшникова	+ 1
Витрати аніонного барвника, % від маси струганого напівфабрикату	Х3	2,5	- 1	4,0	+ 1
Ступінь переетерифікації олій (вміст метилового ефіру), %	Х4	100	- 1	50	+ 1

Зразки аналізувалися до і після обробки розчином ПАР. Були визначені такі показники властивостей шкіри, як функції відгуку:

Y1 - межа міцності при розтягуванні до дії розчину ПАР, МПа;

Y2 - межа міцності при розтягуванні після дії розчину ПАР, МПа;

Y3 - відносне видовження при розриві до дії розчину ПАР, %;

Y4 - відносне видовження при розриві після дії розчину ПАР, %;

Y5 - відносне видовження при напруженні 9,8 МПа до дії розчину ПАР, %;

Y6 - відносне видовження при напруженні 9,8 МПа після дії розчину ПАР, %

Рівень величини даних показників суттєво залежить від природи олії, витрат аніонного барвника, ступеня переетерифікації ефірів кислот олій та їх сумісного впливу.

Результати основних експериментальних даних, отриманих у лабораторних умовах, наведено у вигляді регресійних рівнянь:

- для шкір з лицьовою поверхнею:

Y1 = 14,00 - 0,76X34 - 1,30X124 - 2,03X234 - 1,03X1234 (1)

Y2 = 15,03 - 0,76X2 + 0,88X4- 0,75X12 + 0,74X14 - 0,85X23- 0,89X24 - 1,55X23 (2)

Y3 = 68,75 - 4,88X4 - 3,50X23 - 5,13X123 - 9,00X234 (3)

Y4 = 77,81 + 3,56X1 - 6,06X12 - 4,56X34 - 3,44X234 - 3,81X1234 (4)

Y5 = 50,13 - 2,88X3 + 3,13X14 - 2,75X123 - 3,25X234 (5)

Y6 = 52,81 + 6,06X1 - 3,06X4 - 3,81X12 - 3,56X14 - 2,81X23 - 4,56X34 + 2,81X23 (6)

- для спилку:

Y1 = 10,99 + 0,71Х2 - 1,21Х3 - 1,81Х4 - 0,76Х34 + 1,56Х234 (7)

Y2 = 10,94 + 0,51Х2 - 0,51Х3 - 0,64Х4 - 3,79Х23 - 2,06Х234 (8)

Y3 = 49,38 - 7,88Х4 + 6,38Х234 (9)

Y4 = 52,50 + 5,25Х3 - 5,50Х4 - 7,00Х23 + 6,50Х234 (10)

Y5 = 39,13 + 0,88Х3 - 4,38Х4 - 1,63Х24 + 1,63Х234 (11)

Y6 = 37,75 + 4,00Х3 - 5,75Х4 - 2,00Х23 + 2,50Х234 (12)

В наведених рівняннях (1-12) коефіцієнти значимі з урахуванням критерію Стьюдента, адекватні за критерієм Фішера. Враховуючи те, що критерій Фішера дає можливість визначити адекватність коефіцієнтів лінійних регресійних рівнянь, були проведені додаткові експерименти, які підтвердили адекватність наведених рівнянь.

Технологія виробництва шкіри, стійкої до дії розчину ПАР, повинна забезпечувати: незмінність хімічного складу шкіри після дії розчину ПАР; відсутність впливу дії розчину ПАР на міцність шкіри, її видовження, формування об'єму й інші показники, тобто d yi = 0 (де y - функція відгуку; i - позначення показників).

У таблиці 4 представлені диференціали рівнянь di, що характеризують властивості шкіри до дії розчину ПАР. Якщо прирівняти диференціали цих рівнянь до нуля, одержимо систему рівнянь, у яких значення факторів, що обумовлюють одержання шкіри з необхідними властивостями, є невідомими величинами. Якщо припустити, що властивості шкіри до і після дії розчину ПАР тотожні, то різницю цих функцій показників до та після дії розчину ПАР можна представити також величиною, що дорівнює нулю (табл.4).

Таблиця 4 Визначення найбільш раціональних параметрів фарбувально-жирувальних процесів

Позна- чення	b0	b1	b2	b3	b4	b12	b13	b14	b23	b24	b34	b123	b124	b134	b234	b1234
У1-У2	-1,03	-	0,76	-	-0,88	0,75	-	-0,74	0,85	0,89	-0,76	-	-1,30	-	-0,51	-1,03
d У1	-	-	-	-0,76	-0,76	-1,30	-	-1,30	-2,03	-3,33	-2,03	-1,03	-1,03	-1,03	-1,03	-
У3-У4	-9,06	-3,56	-4,88	-	-	6,06	-	-	-3,50	-	4,56	-5,13	-	-	-5,56	3,81
d У3	-4,88		-3,50	-3,50	-	-5,13	-5,13	-	-14,13	-9,00	-9,00	-	-	-	-	-
У5-У6	-2,68	-6,06	-	-2,88	3,06	3,81	-	6,69	2,81	-	4,56	-2,75	-	-	-6,06	-
d У5	-2,88	3,13	-	-	3,13	-2,75	-2,75	-	-6,00	-3,25	-3,25	-	-	-	-	-

Кількість рівнянь, отриманих таким чином, перевищувало число невідомих величин у цих рівняннях, що гарантує можливість знайти їх відомими математичними методами. При проведенні пошуку невідомих величин у даній роботі використовували визначники n-го порядку. Зважаючи на те, що при знаходженні значень факторів, що впливають на показники готових шкір використовували переважно всі експериментальні показники, то отримані значення аргументів можна віднести до найбільш раціональних параметрів. Кодовані найбільш раціональні параметри процесів, як видно з таблиці 5, істотно залежать від виду хромованого напівфабрикату після двоїння і стругання (бахтармяний спилок або лицьова шкіра).

Таблиця 5 Коди найбільш раціональних параметрів фарбувально-жирувальних процесів

Вид шкіри	Х1	Х2	Х3	Х4
Лицьова шкіра	-0,6	1,0	1,0	-1,0
Бахтармяний спилок	-0,3	1,0	0,5	-1,0

Приведені найбільш раціональні параметри враховують результати дослідів проведених у виробничих умовах (табл. 6) і рекомендовані ЗАО “Возко” для використання при виконанні замовлень на даний асортимент шкір. Випуск таких шкір здійснюється відповідно до вимог розроблених технічних умов.

Таблиця 6 Найбільш раціональні параметри фарбувально-жирувальних процесів

Показник	Вид шкіри
	з лицьовою поверхнею	бахтармяний спилок
Витрати “Сульфіроксу” на першій стадії жирування, %	2,30	2,53
Природа олії	соняшникова	соняшникова
Витрати барвника, %	4,00	3,60
Ступінь переетерифікації олій, %	100	100

Враховуючи те, що взаємодія гексаметилентетраміну зі складовими жирувальної композиції та структурними елементами шкіри супроводжується багатостадійним процесом його розкладання (розділ 4), то цю взаємодію можна представити рівнянням:

[Су*6-Сб-Се]*[Сб + Се] = К [Сбб] * [Сее] * [Сбе],

де: Су - витрати гексаметилентетраміну, моль;

Сб - витрати барвника, моль;

Се - витрати ефірів для варіантів, де використовували ефір з 100 % переетерифікацією та сума витрат тригліцериду й ефіру для варіантів, де використовували ефір з 50 % переетерифікацією, моль;

Сбб - продукт взаємодії метиленових груп гексаметилентетраміну з барвником, моль;

Сее - продукт взаємодії метиленових груп гексаметилентетраміну з ефіром, моль;

Сбе - продукт взаємодії метиленових груп гексаметилентетраміну з барвником та ефіром, моль.

При розрахунку витрат ефірів Се враховували також витрати тригліцерідів та ефірів, що присутні у складі “Сульфіроксу”, який використовували на першій та другій стадіях жирування.

Ліва частина рівняння відображає добуток реагуючих речовин в присутності кислоти. Перший множник характеризує вільні метиленові групи, а другий - функціональні групи, що приймають участь у хімічній реакції. Їх добуток (показник П) характеризує утворення речовин при обробці шкіри.

Дослідження в лабораторних та виробничих умовах ЗАО “Возко” дозволили виявити залежність показника вмісту речовин, які екстрагуються органічними розчинниками від показника П, що враховує усі фактори, які забезпечують ефект незмінності властивостей шкіри в результаті дії розчину ПАР. Слід зазначити, що вміст речовин, які екстрагуються органічними розчинниками після дії розчину ПАР, зменшується не більше ніж на 20% для шкір вироблених як у лабораторних, так і у виробничих умовах.

Характер відкладення жирувальних матеріалів у тонкій структурі колагену дерми та хімічні процеси, що відбуваються на волокні, впливають на пружно-пластичні властивості і міцність шкіри. Глибина проникнення компонентів жирувальної композиції і ступінь їх зв'язування між собою та структурними елементами дерми, поряд з процесами солюбілізації вуглеводнів і зміною дзета-потенціалу, безпосередньо впливають на комплексний показник 1/Np. Як показано в роботах А.А. Горбачова, цей показник експоненціально характеризує вихід шкіри за площею. Зміна дзета-потенціалу обумовлюється заповненням простору у неупорядкованій зоні дубильними сполуками та солюбілізацією жирувальних речовин в упорядкованій зоні структури колагену дерми і сорбцією барвників на поверхні його фібрил. Зазначене істотно залежить від хімічної природи барвників, будови їх молекул, молекулярної маси, тощо. Так, використання аніонного темно-коричневого барвника підвищує даний показник, а аніонного жовтого блискучого Е приводить до його зниження. Це ймовірно пов'язано з тим, що молекулярна маса темно-коричневого барвника майже в два рази більша за масу жовтого, а, отже, ймовірність зшивки структури колагену таким барвником вздовж ланцюга дуже велика. Однак, більш висока молекулярна маса знижує дифузію барвника в глибину фібрил і тому зміна величини показника 1/Nр у випадку використання темно-коричневого барвника, при обробці шкіри значно менша, ніж при використанні жовтого блискучого барвника. Викладена тенденція справедлива і більш чітко виражена. при обробці спилку.

Характер відкладення жирувальних речовин, барвників, їх фіксація і розподіл між упорядкованою та неупорядкованою зонами структури колагену в кінцевому випадку визначає дзета-потенціал обводненої шкіри, істотний вплив якого на комплексний показник 1/Np очевидний.

Дзета-потенціал обводненої шкіри корелюється з комплексним показником 1/Np і описується залежностями, у яких тангенс кута нахилу, як до, так і після багаторазової дії розчину ПАР, має майже ту саму величину, а для спилка ці дві залежності зливаються в одну. Це вказує на те, що лицьова поверхня шкіри впливає на розподіл жирувальних матеріалів, а отже і на величину дзета-потенціалу.

Зміна заряду внутрішньої поверхні шкіри в результаті відкладення і міцної фіксації жирувальних матеріалів призводить до зміни величини показника 1/Np поряд з жиром, що міцно не зафіксований і вимивається при багаторазовому пранні. Рівень заряду шкіри для спилка, як до, так і після дії розчину ПАР однаковий.

У розділі 4 за допомогою ІЧ-спектроскопічного методу були досліджені складові жирової композиції: ефіри кислот ріпакової та соняшникової олій (ступінь переетерифікації метиловим спиртом складав 50 і 100 %), жирувальна композиція “Сульфірокс”, суміш цих компонентів з гексаметилентетраміном, а також з гексаметилентетраміном та оцтовою кислотою. Також досліджували жирувальні матеріали екстраговані з готової шкіри як до, так і після дії розчину ПАР.

Для кількісної оцінки хімічного складу та характеру взаємодії компонентів жирувальної композиції між собою в межах певної характеристичної частоти визначали оптичну густину за методом внутрішнього стандарту та базової лінії (табл. 7).

Характеристична частота 830 см-1 відноситься до гексаметилентатраміну, головним чином, до коливань шестичленних гетероциклів. Згадана частота відсутня в спектрах ефірів кислот ріпакової та соняшникової олій і їх сумішах з “Сульфіроксом”, тобто в тих дослідних варіантах, де відсутній гексаметилентетрамін. Слід зазначити, що величина оптичної густини середньозваженої характеристичної частоти за комп'ютерно-розрахунковою версією значно більша, ніж у реальних системах. Це вказує на те, що даний реагент змінює свою структуру в результаті сорбції його жирувальними компонентами і активними групами колагену дубленої шкіри. При цьому варто врахувати, що безпосередній вплив на гексаметилентетрамін жирувальної суміші не перешкоджає розкладанню його кілець оцтовою кислотою. Однак сорбція гексаметилентетраміну жирувальним матеріалом, яка відбувається у структурі дерми, перешкоджає руйнуванню його кілець і вимиванню жирувальних сполук під час дії розчину ПАР.

Характеристична частота 1040 см-1, що визначає коливання кілець гексаметилентетраміну, з'являється в спектрі суміші жирувальних матеріалів у присутності останнього, але після дії розчину ПАР проявляється слабко. Це вказує на те, що розкриваючись гетероцикли можуть взаємодіяти з функціональними групами дубленого колагену, тому що оцтова кислота ці кільця руйнує до більш високого рівня, ніж у вихідному продукті.

Високий рівень кореляційного відношення (R2=0,95) величин оптичних густин 1260 і 1590 см-1, що характеризують відповідно С-N і C=С групи, свідчить про споріднену взаємодію даних груп.

Таблиця 7 Вплив складу композицій на оптичну густину характеристичних частот

Часто- та, см-1	Гексамети- лентетрамін	Склад композиції	Жир, екстрагований зі шкіри	Компьютерно-розрахункова версія
		ефір, “Сульфі- рокс”	ефір, “Сульфірокс”, гексаметилентетрамін	ефір, “Сульфірокс”, гексамети- лентетрамін, оцтова кислота	До дії розчину ПАР	Після дії розчину ПАР	ефір, “Сульфірокс”	ефір, “Сульфірокс”, гексамети-лентетрамін
		ефір кислот ріпакової олії зі ступенем переетерифікації, %:
		100	50	100	50	100	50	100	50	100	50	100	50	100	50
830	4,42	-	-	0,66	0,28	0,08	0,13	0,92	0,38	-	-	-	-	1,76	1,74
1040	4,49	0,28	0,06	1,19	0,64	0,31	0,34	0,06	0,05	0,02	0,03	0,33	0,03	1,68	1,67
1260	3,21	0,11	0,14	0,98	0,42	0,25	0,47	0,05	0,09	0,06	0,09	0,11	0,13	1,79	1,78
1590	-	0,30	0,19	0,58	0,30	0,14	0,13	0,09	0,11	0,09	0,16	0,47	0,33	0,40	0,34
1760	-	0,67	1,55	1,09	1,20	1,34	1,47	1,31	1,05	0,95	1,08	1,06	1,31	0,89	1,64
3030	-	0,57	0,57	0,86	0,86	0,93	0,93	0,50	0,50	0,57	0,57	-	-	-	-
		ефір кислот соняшникової олії зі ступенем переетерифікації, %:
		100	50	100	50	100	50	100	50	100	50	100	50	100	50
830	4,42	-	-	0,30	0,25	0,05	0,06	0,19	0,30	0,01	-	0,07	-	1,84	1,89
1040	4,49	0,08	0,11	0,64	0,73	0,30	0,58	0,09	-	-	-	0,06	0,11	1,86	1,78
1260	3,21	0,13	0,20	0,23	0,45	0,20	0,26	0,13	0,16	0,17	0,13	0,14	0,19	1,88	1,88
1590	-	0,28	0,09	0,25	0,25	0,06	0,14	0,11	0,08	0,08	0,09	0,33	2,10	0,25	0,34
1760	-	1,20	1,42	0,94	0,98	1,53	1,55	1,27	1,17	0,06	0,91	1,30	1,34	1,09	1,67
3030	-	0,64	0,50	0,57	0,71	0,50	0,71	0,50	0,36	0,50	0,57	-	-	-	-

Більш високе значення оптичної густини на частоті 1260см-1 для ефірів 50 %-вої переетерифікації зв'язане з тим, що при неповному гідролізі тригліцеридів олій під впливом невеликої кількості кислоти збільшення кількості зв'язків С-N не відбувається за рахунок приєднання кислоти при розкладанні гексаметилентетраміну. Цей факт також підтверджує участь даних груп у реакції.

Вплив виду ефіру (ефіри кислот ріпакової чи соняшникової олій) на взаємозв'язок величин оптичних густин на тих же частотах можна відобразити графічною залежністю, яка підтверджується кореляцією даних груп. Кількість подвійних зв'язків у ріпаковій олії більша ніж у соняшниковій і на 100 молей олій складає відповідно - 0,47 та 0,28 молей. Співвідношення подвійних і одинарних зв'язків змінюється в залежності від складу системи: чисті олії, їх суміші як окремо, так і в присутності гексаметилентетраміну чи гексамети-лентетраміну і кислоти, а також речовин, що екстраговані органічними розчинниками зі шкіри до і після дії розчину ПАР.

Зазначене співвідношення залежить також від кількості вільних кілець гексаметилентетраміну, які характеризуються частотою 830 см-1. При збільшенні кількості зазначених кілець спостерігається зменшення оптичної густини на частоті 1760 см-1. Однак інтенсивність і рівень цієї взаємодії (якщо оцінювати її за тангенсом кута нахилу і розміщенню ліній, що відповідають різному ступеню переетерифікації) істотно залежить від частки переетеріфікованого ефіру в зразку. Це вказує на те, що дане явище відображає сорбцію гексаметилентетраміну складноефірним зв'язком. Останнє враховано при розробці моделі реакцій, які протікають при фіксації жирувальних матеріалів в структурі колагену дерми. Слід зазначити, що сорбція гексаметилентетраміну жирувальними матеріалами відбувається на рівні молекул, тому що кількість ефірних зв'язків у зразках з гексаметилентетраміном у випадку використання ефірів 50 %-ї переетерифікації на частоті 1760 см-1 описується залежністю, в якій тангенс кута нахилу прямої менший, ніж при використанні ефіру 100 %-ї переетерифікації. Не виключена можливість переходу сорбції в хімічну реакцію, якщо вважати що сорбція відбувається з утворенням водневих зв'язків, що спричиняє незначний зсув частот, а хімічна реакція проявляється в зменшенні оптичної густини реагуючих речовин.

Про протікання реакцій можна судити також за зміною кількості подвійних зв'язків (частота 3030 см-1), які взаємодіють з гексаметилентетраміном. Збільшення оптичної густини на частоті 3030 см-1 відповідає збільшенню цього ж показника на частоті 830 см-1. Кількість таких груп у системі в присутності кислоти менша, ніж при її відсутності, але загальний рівень оптичної густини 3030 см-1 в присутності оцтової кислоти більший. Це вказує на те, що частина кілець гексаметилентетраміну під дією кислоти руйнується з утворенням аміаку та формальдегіду, що не суперечить існуючим уявленням про дану реакцію. Однак наявність подвійних зв'язків в даних системах, як з кислотою, так і без неї, свідчить про те, що гексаметилентетрамін розкладається таким чином: на початку руйнується одне кільце, а потім піддаються перетворенню і руйнуванню інші. Слід зазначити, що сорбція гексаметилентетраміну жирувальними матеріалами, ймовірно, відбувається без руйнування кілець, а дія кислоти направлена на їх руйнування. При руйнуванні кілець варто очікувати виділення формальдегіду. Це підтверджується тим, що величина оптичної густини систем, які містять кислоту, характеризується більш низьким рівнем оптичної густини на частоті 3030 см-1. Виділення формальдегіду, безсумнівно, впливає на зв'язування жирувальних матеріалів з колагеном дерми. При цьому в момент повного руйнування кілець не виключене зв'язування жирувальних матеріалів з колагеном дерми з утворенням ковалентного зв'язку. Це, як відомо, є результатом взаємодії формальдегіду з аміногрупами, з одного боку, і метилових ефірів на основі кислот досліджуваних олій з іншого, наприклад, за рахунок активного водню груп -СН2-, які знаходяться в - положенні відносно карбонільної групи.

Основною речовиною, яка сприяє закріпленню компонентів композицій у шкірах, стійких до дії розчину ПАР, на наш погляд, є гексаметилентетрамін, що у нейтральному і слабколужному середовищі сорбується в першу чергу молекулами складних ефірів з участю подвійних зв'язків, що і підтвердилося при спектральному аналізі досліджуваних систем.

В результаті утворюються органічні комплексні сполуки гексаметилентетраміну та ненасичених ефірів чи барвників, які містять фенольні групи:

- взаємодія гексаметилентетраміну з ефіром на основі олеїнової кислоти

- взаємодія гексаметилентетраміну з барвником

Приведені схеми дозволяють представити взаємодію складових жирувальної композиції при обробці хромованого напівфабрикату. Зважаючи на те, що в шкірі міститься значна кількість пептидних, амідних, імідних та спиртових груп, взаємодія гексаметилентетраміну з колагеном на початковій стадії може мати аналогічний механізм. Відомо, що у кислому середовищі гексаметилентетрамін розкладається до формальдегіду та солей амонію. Однак, у даному дослідженні виявлено, що розкладання гексаметилентетраміну може бути результатом багатостадійного процесу:

Кожний ступінь цієї реакції може бути останнім залежно від умов проведення реакції: у розчині, у шкірі з кислотою і без кислоти, про що і свідчать спектри жирів, що були екстраговані органічним розчинником зі шкіри до та після дії розчину ПАР. Так в спектрах жирів екстрагованих зі шкіри до дії розчину ПАР характеристична частота 830 см-1, яка характеризує гетероцикли гексаметилентетраміну, проявляється, а в спектрах жирів, екстрагованих зі шкіри після дії розчину ПАР, ця частота відсутня.

У розділі 5 приведені результати досліджень у виробничих умовах та впровадження в промисловості технології виробництва шкір, придатних до дії розчинів ПАР.

До обов'язкових вимог промисловості стосовно якості шкір, які здатні зберігати свої властивості після дії розчину ПАР, належать міцність, рівномірність забарвлення, профарбованість, м'якість, пластичність та рівномірність ворсу шліфованої поверхні як для шкіри з натуральною лицьовою поверхнею так і для бахтармяного спилку. Для досягнення поставленої задачі в умовах підприємства ЗАО “Возко” спланували і провели експеримент по визначенню раціонального способу шліфування шкіри (табл.6).

Таблиця 6 План експерименту

Х1 Шліфувальне полотно *: пресоване “+” непресоване “-”	Х2 Шліфувальне полотно: № 360 “+” № 280 “-”	Х3 Вміст жиру 2,5 % “+” 3,8 % “-”	Y1 Шліфуємість шкіри з лицьовою поверхнею, %	Y2 Шліфуємість шкіри з бахтармяного спилку, %
+	+	+	11,2	9,1
-	+	+	17,5	14,5
+	-	+	15,6	14,1
-	-	+	19,3	23,0
+	+	-	11,7	9,5
-	+	-	18,5	15,7
+	-	-	16,0	15,8
-	-	-	17,7	26,9

*Шліфувальний папір пресували при температурі 55 С та тиску 100 атм.

Суттєво на процес шліфування шкір впливає підготовка шліфувального полотна, його зернистість (№ полотна) та їх сумісна дія, що відображено у регресійних рівняннях:

Y1=15,94-2,31Х1-1,21Х2-0,96Х12

Y2=16,08-3,95Х1-3,88Х2+1,05Х12

Інтервал витрат жирувального матеріалу на першій фазі жирування дозволяє проводити шліфування без ускладнень.

До найбільш раціонального способу шліфування шкіри можна віднести спосіб який передбачає використання пресованого дрібнозернистого полотна №360, шліфування яким дозволяє отримати шкіру, яка задовольняє наведені вимоги.

Шкіри, отримані за новими технологіями, не втрачали свої властивості після дії розчину ПАР. Хімічний склад та фізико-механічні показники шкір відповідали вимогам споживача та розробленим технічним умовам на одягові, рукавичні шкіри та шкіри для різних технічних цілей (табл.7). В основу розробки технологій покладено результати лабораторних та виробничих досліджень.

Показники розроблених технічних умов на готову продукцію досягаються за умов чіткого дотримання параметрів рекомендованої технології. Використання цієї технології забезпечило можливість ЗАО “ВОЗКО” вийти на ринок України та зарубіжжя з даним асортиментом шкіри.

Таблиця 7 Показники одягових шкір, стійких до дії розчинів ПАР

Показник	Рівень показників:
	до дії розчину ПАР	після дії розчину ПАР
Масова частка речовин, які екстрагую-ться органічними розчинниками, %	17,0	15,0
Межа міцності при розтягуванні, МПа	12,1	11,2
Видовження при напруженні 9,8 МПа, %	35,0	33,0
Профарбованість, %	100,0	100,0
Стійкість до дії , бали: - тертя мокрого - тертя сухого - органічних розчинників - холодної води	4-5 4-5 4-5 5/5	4-5 4-5 5 5/5

Використання запропонованої технології (табл. 8) не потребує додаткового обладнання, дозволяє використовувати вітчизняні хімічні матеріали, розширити асортимент готової продукції та виключити забруднення довкілля шкідливими органічними речовинами.

Таблиця 8 Технологічна схема виробництва шкір для одягу, стійких до дії розчину ПАР

Найменування процесу	РК	Т, С	Тривалість, хв	Витрати хімматеріалів, % від маси струганого напівфабрикату	Примітки
Промивка	2	поч. 20-25 кінц. 30-35	30	Вода - 400	-
Нейтралізація	2	35-40	60	Бікарбонат натрію - 1 Форміат натрію - 1	-
Промивка	2	40	30	Вода - 400	-
Перше жирування	3	60	120	“Сульфірокс” - 2,3	-
Вакуумне сушіння		40	3	-	До вмісту вологи 36 %
Пролежування				-	Не менш ніж 16 год
Розтягування				-	-
Підсушування				-	До вмісту вологи 18 %
Розтягування				-	-
Шліфування				-	Пресоване дрібнозер- нисте полотно № 360
Розмочування	5	25	30	Вода - 400	-
Фарбування - друге жирування	3	60	120	“Сульфірокс” - 5 Ефір соняшникової олії - 5 Гексаметилентетрамін - 2 Барвник - 4 Оцтова кислота - 3,5	-
Промивка	2	40	30	Вода - 400	-
Сушіння на рамах		50	6	-	До вмісту вологи 20 %
Пролежування				-	Не менш ніж 16 год
Відкатка				-	-
Підсушування на рамах				-	По необхідності

Економічний ефект складає 1321 грн. на 100 м2 шкір для одягу, а відвернений екологічний збиток 44830 грн на рік.

Висновки

1. На основі вивчення процесу формування структури дерми внаслідок сорбції та взаємодії хімічних речовин, що містять ненасичені зв'язки та мають здатність взаємодіяти між собою, розроблено спосіб виробництва шкір, стійких до дії розчинів ПАР.

2. Доведено, що взаємодія ненасичених вуглеводнів у вигляді складних ефірів жирних кислот та метилового спирту з гексаметилентетраміном в присутності органічної кислоти забезпечує стійкість жирувальної композиції до дії ПАР.

3. З урахуванням співвідношення компонентів жирувальної композиції, барвників, а також умов попереднього жирування шкір виявлено вплив природи та ступеню переетерифікації метилових ефірів на основі кислот рослинних олій на стійкість жирувальної композиції до емульгуючої дії ПАР як в розчині, так і в дермі. З використанням математичних моделей процесу визначено найбільш раціональні параметри фарбувально-жирувальних процесів у виробництві шкір стійких до дії розчинів ПАР.

4. Дослідження ІЧ-спектрів продуктів переетерифікації олій дозволило виявити характер взаємодії складових жирувальних композицій під час сорбції колагеном дерми та закріплення органічною кислотою.

Установлено, що особливості технології виробництва шкір, стійких до дії розчинів ПАР, зв'язані з:

- характером сорбції структурними елементами дерми компонентів жирувальної композиції та гексаметилентетраміну, при надлишку якого досягається зв'язування компонентів на волокні дерми за рахунок руйнування циклів гексаметилентетраміну під впливом продуктів переетерифікації олій та активних груп колагену;

- розкриттям кілець гексаметилентетраміну, що обумовлене поступовим руйнуванням зв'язків -СН2-N=, що дозволяє віднести кількість груп -СН2-, реакційноздатних як у сорбованому, так і не сорбованому стані, до головного реагенту, який забезпечує незворотну фіксацію жирувальних речовин в структурі дерми.

Показано, що перераховані вище процеси поглиблюються під впливом органічної (оцтової) кислоти, що додатково руйнує цикли гексаметилентетраміну, сприяє виділенню формальдегіду, який виконує роль фіксуючої речовини. Доведено, що незруйновані гетероцикли гексаметилентетраміну екстрагуються зі шкіри при дії розчину ПАР.

5. На підставі проведених досліджень розроблено три технології виробництва шкір для одягу, рукавичних та технічних шкір, стійких до дії розчинів ПАР. Нові технології забезпечують одержання м'яких, рівномірно та інтенсивно забарвлених шкір, що відповідають вимогам сучасного напрямку моди.

6. Освоєно випуск нового асортименту шкір в умовах ЗАО “Возко”. Обсяг випуску 12 млн.дм2, економічна ефективність складає 1321 грн. на 100 м2, а величина відверненого екологічного збитку - 44830 грн. на рік.

Список публікацій

1. М.С. Коваленко, А.А.Горбачов. Фізико-хімічні процеси, що визначають формування структури шкіри, стійкої до багаторазового прання // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. 2002. - № 6. - С. 105-107.

2. М.С. Коваленко, А.А.Горбачов, В.Й. Бехарський. Особливості технології виробництва шкіри, стійкої до багаторазового прання // Вісник КНУТД. 2003. - № 1. - С.232-235.

3. Патент Україна, МПК 7 С14С1/08. Спосіб виробництва шкір, придатних до прання у водних розчинах та органічних розчинниках / М.С. Коваленко, А.А. Горбачов, В.Й. Бехарський, В.А. Журавський, С.М. Кернер, В.І. Аверкова. № 2002107838; Заявл. 03.10.2002;

4. М.С. Коваленко, А.А.Горбачов, В.Й. Бехарський. Взаємодія компонентів жирувальної композиції в структурі дерми // Легка промисловість. - 2003. - № 3. - С. 62-63.

5. М.С. Коваленко, В.Й. Бехарський, А.А.Горбачов. Розробка нової технології вироблення м'яких шкір, придатних до багаторазового прання // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів. - Том 1. - Київ: КНУТД. - 2002. - С. 163.

6. М.С. Коваленко, Казмірчук Л.М., В.Й. Бехарський. Вплив фізико-хімічних процесів на заряд шкіри, придатних до багаторазового прання // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів. - Том 1. - Київ: КНУТД. - 2002. - С. 162.

7. М.С. Коваленко, А.А.Горбачов В.Й., Бехарський. Розробка технології отримання шкір, зі спеціальними властивостями // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів. - Том 1. - Київ: КНУТД. - 2003. - С. 160.

Анотація

Коваленко М.С. Розробка технології виробництва шкір, стійких до дії розчинів поверхнево-активних речовин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.05 - технологія шкіри та хутра. - Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2003.

На підставі вивчення процесу формування та фіксації структури шкіри розроблена та впроваджена технологія виробництва шкіри, що дозволяє одержати нові види шкір, здатних зберігати свої властивості після обробки розчином ПАР. Доведено, що фіксація реагуючих речовин пов'язана з поступовим руйнуванням кілець гексаметилентетраміну, а також з утворенням сполук гексаметилентетраміну з ненасиченими складовими жирувальних композицій та барвниками на поверхні структурних елементів дерми, що забезпечує їх стійкість до дії розчинів ПАР. Нова технологія дозволяє виключити забруднення навколишнього середовища органічними сполуками, застосовувати хімічні матеріали, виробництво яких організовано в Україні.

Ключові слова: напівфабрикат, шкіра, процес жирування та фарбування, метилові ефіри на основі кислот соняшникової та ріпакової олій, гексаметилентетрамін, поверхнево-активні речовини, якість, екологія.

The summary

Kovalenko M.S. Development of the technology for the production of leather capable of withstanding the action of solutions of surface-active substances.- Manuscript.

The dissertation to obtain the scientific degree of the Candidate of engineering sciences for the specialty 05.19.05 - technology of leather and fur. - Kiev national university of technology and design, Kiev, 2003.

This technology of leather production has been developed and introduced based on a study of the process of formation and fixing of the chemical structure of leather. This technology allows for the production of new kinds of leather which will retain its chemical properties after being exposed to a solution of surface-active substances. It has been proven that the fixing of the reactive substances is connected to gradual destruction of hexamethylenetetramine rings as well as with the formation of hexamethylenetetramine bonds with unsaturated fat components and dyes on the surface structure of derma elements. This provides for their stability to the action of a solution of surface-active substances. This new technology allows for the prevention of environmental contamination by organic connections, as well as for the application of chemical material manufactured in Ukraine.

Keywords: a semifinished leather, leather, fattening and dyeing process, methyl ether on the basis of sunflower and rapeseed oil, hexamethylenetetramine, surface-active substances, quality, ecology.

Аннотация

Коваленко М.С. Разработка технологии производства кожи, устойчивой к действию растворов поверхностно-активных веществ. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой ступени кандидата технических наук по специальности 05.19.05 - технология кожи и меха. - Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2003.

На основе изучения процесса формирования и фиксации структуры кожи разработана и внедрена технология производства кожи, которая позволяет получить новые виды кож для одежды, перчаточных и технических кож, способных сохранять свои свойства после обработки раствором поверхностно-активных веществ.

Доказано, что фиксация реагирующих веществ связана с постепенным разрушением колец гексаметилентетрамина, а также с образованием соединений гексаметилентетрамина с непредельными составляющими жирующей композиции и красителями на поверхности структурных элементов дермы, что обеспечивает их устойчивость к действию раствора поверхностно-активных веществ. Показано, что перечисленные выше процессы углубляются под влиянием уксусной кислоты, которая дополнительно разрушает кольца гексаметилентетрамина, способствует выделению формальдегида. Доказано, что неразрушенные гетероциклы гексаметилентетрамина экстрагируются из кожи при действии раствора поверхностно-активных веществ.

Обнаружено влияние природы и степени переэтерификации метиловых эфиров на основе кислот рапсового масла на устойчивость жирующей композиции к эмульгирующему действию поверхностно-активных веществ, как в растворе, так и в дерме. Определены наиболее рациональные параметры красильно-жировальных процессов с использованием математических моделей, которые описывают влияние технологических параметров на стабильность свойств готовой кожи.

Новая технология обеспечивает получение мягких, ярко окрашенных кож, которые отвечают требованиям современного направления моды, а также позволяет исключить загрязнение окружающей среды органическими соединениями, применять химические материалы, производство которых организовано на Украине.

Ключевые слова: полуфабрикат, кожа, процесс жирования и крашения, метиловые эфиры на основе кислот подсолнечного и рапсового масел, гексаметилентетрамин, поверхностно-активные вещества, качество, экология.

Размещено на Allbest.ru