Введение к работе
Актуальность темы. Кожевенное и меховое производства прошли длительный, в течений тысячелетий эволюционный путь развития, превратившись в мощную современную отрасль.
Качество мехового и кожевенного полуфабриката и конкурентоспособность изготовляемых из него меховых и кожевенных изделий напрямую зависит от проведения подготовительных процессов, выделки и отделки. В технологии кожи и меха используют широкий ассортимент химических материалов от начальных стадий обработки (антисептики, поверхностно-активные вещества (ПАВ), ферменты, дубящие, жирующие и др.) до заключительной стадии отделки. Применяемые при обработке меховых и кожевенных шкур химические материалы могут существенно влиять на формирование качества полуфабриката, в частности, на такие показатели, как масса меха и кожи, пластичность и прочность кожевой ткани (КТ), пышность, теплозащитность и истираемость волосяного покрова (ВП), гигиенические свойства.
Химической промышленностью, а также многими отраслями народного хозяйства, изготавливается значительный ассортимент индивидуальных ПАВ разнообразного назначения: моющих препаратов, смачивателей, эмульгаторов, стабилизаторов пен и эмульсий, выравнивателей, антистатиков, диспергаторов, детергентов, гидрофобизаторов и др. Известно, что для регулирования свойств ПАВ целесообразно применение их смесей, которые имеют значительные преимущества перед индивидуальными ПАВ.
В настоящее время актуальным является как создание эффективных моющих и обезжиривающих композиций на основе ПАВ различной природы, так и их удешевление за счет упрощения их синтеза и применения менее дорогостоящего сырья.
Работа выполнена в Казанском национальном исследовательском технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы по Федеральной целевой программе «Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 г.г.» по теме «Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области модификации композитных материалов с использованием электрофизических, электрохимических, сверхкритических флюидных методов в центре коллективного пользования научным оборудованием «Наноматериалов и нанотехнологий»(2009-2010 г.г.).
Цель работы. Целью работы являлась разработка технологии обработки мехового и кожевенного сырья, позволяющей интенсифицировать подготовительные процессы за счет применения полученных смесевых составов с регулируемыми свойствами. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Совершенствование технологии получения аминосодержащих ПАВ на основе флотогудрона (ФГ) и триэтаноламина (ТЭА) и разработка моющих и обезжиривающих композиций, исследование их свойств;
2. Экспериментальные исследования влияния «Карделин УН» на подготовительные процессы обработки меховой и шубной овчины, овчины «голяк» и шкур КРС;
3. Исследование свойств мехового и кожевенного полуфабриката, полученного с применением «Карделин УН» и синтезированных аминосодержащих ПАВ;
4. Разработка технологии подготовительных процессов обработки кожи и меха с применением «Карделин УН», а также крашения меховой овчины в присутствии синтезированных аминосодержащих ПАВ.
Методы исследований. В работе для решения поставленных задач использовались современные и стандартные методики, их результаты сравнивались и сопоставлялись с известными экспериментальными и теоретическими данными других авторов.
Основными объектами исследования выбраны меховая овчина (мокросоленого (м/с), пресносухого (с/с), кислотно-солевого (к/с) способов консервирования), шубная овчина (м/с), овчина «голяк» (м/с), шкуры КРС (м/с) в сырье и в полуфабрикате.
Основные экспериментальные результаты получены с помощью следующих методов анализа синтезированных веществ и моющего препарата «Карделин УН»: определение кислотного числа, числа омыления, эфирного числа, ИК-спектроскопия, определение поверхностного натяжения, пенообразующей способности, элементного состава, измерение размера частиц мицелл, определение угла смачивания, расчет гидрофильно-липофильного-баланса (ГЛБ), определение токсичности катионного ПАВ (кПАВ) и моющего состава на его основе; физико-химических методов контроля технологических процессов, а также физико-механических испытаний выделанного мехового и кожевенного полуфабриката.
Результаты измерений и исследований получены с применением методов математической статистики.
Научная новизна работы:
Разработана технология получения кПАВ – продукта конденсации флотогудрона с триэтаноламином, без промежуточного охлаждения кислотного компонента, определена его токсичность, проведено измерение размера частиц кПАВ.
Впервые разработан и теоретически обоснован состав нового универсального моющего препарата «Карделин УН», на основе синтезированного кПАВ с добавлением растворителя. Смесевой препарат обладает высокой моющей и обезжиривающей способностью и бактерицидными свойствами. Определена его токсичность, проведено измерение размера частиц мицелл ПАВ.
Обнаружено, что применение «Карделин УН» на стадии отмоки мехового и шубного сырья способствует равномерному обводнению сырья по всей толщине и топографическим участкам. Причем, наилучшие результаты по содержанию влаги при отмоке меховой и шубной овчины достигаются при концентрации «Карделин УН» 1,0-2,0 г/дм3, а при отмоки кожевенного сырья – 0,1-0,3 % от массы сырья.
Установлено, что на стадии мойки мехового сырья наилучшие результаты получены при концентрации «Карделин УН» 2,0-3,0 г/дм3, на стадии обезжиривания – 3,0-4,0 г/дм3.
Практическая ценность работы:
Впервые получены смесевые составы с регулируемыми свойствами для обработки меха и кожи с использованием синтезированного кПАВ.
Разработаны технологические процессы производства меховой, шубной овчины с использованием «Карделин УН» на стадиях мойки, отмоки, обезжиривания.
Разработан технологический процесс производства кожевенного полуфабриката из овчины «голяк» и шкур КРС с «Карделин УН» на стадиях отмоки I и отмоки II.
Применение «Карделин УН» позволяет:
- получить шкуры с белым, рассыпчатым и блестящим ВП;
- уменьшить содержание жира в ВП до 1-2%, а в КТ до 12%;
- снизить бактериальную зараженность кожевенного и мехового сырья.
Разработанные технологии производства меховой и шубной овчины, прошли опытно-производственные испытания на ООО «Мелита», технологии производства кожи из овчины «голяк» и шкур КРС на ООО «Кожевник», ОАО «Сафьян» и рекомендованы к внедрению.
Годовая экономическая эффективность составила 2 млн. 650 тыс. руб.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Разработанная методика синтеза кПАВ – ФГТА, исследованные строение и свойства.
2. Разработка смесевых моющих составов, результаты изучения их свойств.
3. Экспериментальные данные по исследованию влияния «Карделин УН» на процессы отмоки, мойки и обезжиривания меховой и шубной овчины.
4. Экспериментальные данные по исследованию влияния синтезированных диэтаноламидов и карбоксилатаминов на крашение меховой овчины кислотными красителями.
5. Экспериментальные данные по исследованию влияния «Карделин УН» на процессы отмоки овчины «голяк» и шкур КРС.
6. Технологический процесс производства меховой, шубной овчины, кожи из овчины «голяк» и шкур КРС с применением «Карделин УН».
Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; участии в анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов; в разработке технологических процессов получения мехового и кожевенного полуфабриката.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научной сессии КГТУ (Казань, 2008, 2009, 2010, 2011); Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (Казань, 2008, 2009, 2010, 2011); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (Москва, 2008); Международной научно-практической конференции «Кожа и мех в XXI веке. Технология, качество, экология, образование» (Улан-Удэ, 2009, 2010, 2011); Международной научно-методической конференции «Достижения в области химической технологии и дизайна текстиля, синтеза и применения красителей» (Санкт-Петербург, 2009), Международной научно-практической конференции «Молодежь и наука: Реальность и будущее» (Невинномысск, 2009, 2011), Всероссийской научно-инновационной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теоретические знания – в практические дела» (Омск, 2010), Международной научно-технической и образовательной конференции «Образование и наука - производству» (Набережные Челны, 2010), Международной научно-практической конференции «Современные экологически безопасные технологии производства кожи и меха» (Киев, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Наноматериалы, нанотехнологии, наноиндустрия» (Казань, 2011).
Основные результаты работы изложены в 33 публикациях, в том числе 6 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, библиографического списка и приложения. В тексте приведены ссылки на 128 литературных источников. Работа изложена на 178 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 18 таблиц.
