вернутся к оглавлению

вернутся
к оглавлению

 

УДК 675.04:677.027

Влияние низкотемпературной неравновесной плазмы на водостойкость кожевенного полуфабриката

И.Ш.Абдуллин, Л.Н.Абуталипова, Л.Ю.Махоткина

Казанский государственный технологический университет,
ГНПП "Мединструмент", г. Казань

© 1998 Институт химии растворов РАН

Получено 19.04.96 г.



Способность противостоять действию воды - одна из важнейших эксплуатационных характеристик кож для верха обуви. Целью настоящей работы является исследование водостойкости кож хромового дубления, подвергшихся воздействию низкотемпературной неравновесной плазмы (ННП). Приводятся результаты исследования воздействия экологически чистой ННП на кожевенный полуфабрикат, установлены закономерности изменения свойств кожи от времени воздействия высокочастотной плазменной обработки.

Объектом исследования служил кожевенный полуфабрикат после барабанного крашения и жирования, выработанный в производственных условиях для верха обуви из шкур яловки легкой. Масса образцов определялась после промывки и отжима. Кожа контрольного варианта воздействию ННП не подвергалась, но в остальном была выработана по методике [1], как и опытные кожи.

Обработку проводили на установке, подробно описанной в [2]. Для создания плазмы использовался высокочастотный плазмотрон. Рабочие частоты составили: 1,76; 13,56 МГц. В качестве плазмообразующих газов использовались аргон, азот, аммиак. Обработка велась при расходе аргона от 0 до 0,12 г/с с одновременным добавлением азота и при последовательном добавлении аммиака. Параметры режима: энергия ионов - 50-70 эВ, давление газа - 0,4-0,9 Па, время воздействия ННП - от 180 с до 1000 с.

О водостойкости опытных и контрольных кож судили по водопроницаемости в динамических условиях [3] и водонамокаемости [4] при 24-часовом намокании.

Относительная влажность устанавливалась по убыли массы при взвешивании образцов, высушенных до постоянной массы. Физико- механические свойства кож определяли после кондиционирования образцов в течение суток при относительной влажности воздуха 65plusmin.gif (855 bytes)5 %. Характер изменений пористой структуры кожевенного полуфабриката оценивался методом ртутной порометрии.

На рис. 1 показана зависимость водопромокаемости и водонамокаемости кожевенного полуфабриката от времени воздействия ННП.

Анализируя полученные данные, нетрудно заметить, что в результате увеличения времени воздействия ННП до 400 с снижаются показатели водонамокаемости и увеличивается водопроницаемость образцов. При дальнейшем воздействии ННП существенных изменений не происходит.

В табл. 1 приведены физико- механические характеристики образцов кожи.

Как следует из данных таблицы, прочность кожи при растяжении после обработки ННП увеличивается. Повышение прочности и удлинения, возможно, связано с изменением поверхностного слоя за счет уменьшения и залечивания микротрещин в результате бомбардировки поверхности ионами плазмообразующего газа, а также рекомбинацией ионов с поверхностным слоем образца, что ведет к уменьшению размеров пор и улучшению водоотталкивающих свойств.

В табл. 2 показаны экспериментальные данные распределения пор по размерам в зависимости от природы плазмообразующего газа.

В результате воздействия ННП уменьшается общий объем пор и существенно меняется характер их распределения. В отличие от контрольного образца появляются поры радиусом меньше 0,01 мкм. Полученные результаты, вероятно, связаны с взаимодействием молекул рабочих газов с поверхностью образца, что приводит к возникновению более мелких пор и изменению поверхностного слоя дермы. При последовательном воздействии аргона и аммиака различия пористой структуры становятся более заметными, увеличивается доля мелких пор.

До настоящего времени недостаточно изучена динамика проникновения воды через кожу. Проблема создания оптимальной структуры коллагена находится в начальной стадии своего решения, а полученные результаты позволяют установить лишь факт изменения пористости дермы при разных видах обработок.

Плазменная обработка основана на взаимодействии ионов и возбужденных атомов, полученных в ННП, с поверхностью твердого тела. Ионы инертных газов (аргона) внедряются в материал на глубину от 10 до 200 angstrom.gif (893 bytes) [5]. При этом частицы плазмы несут высокую кинетическую энергию, которая может превышать тепловую на несколько порядков, и потенциальную энергию - энергию рекомбинации. В связи с этим частицы приобретают способность при соударении с поверхностью твердых тел физически распылять материал. Активные частицы имеют высокую потенциальную энергию, определяемую ненасыщенными химическими связями. Введение реакционноспособных газов в аргон ведет к формированию плазмохимических реакций. По видимому , на поверхности дермы активные частицы формируют соединения с боковыми цепями белка и склеивают волокна и другие химические структуры кожи.

Полученные данные могут лечь в основу замены технологических процессов с использованием вредных химикатов, придающих коже водоотталкивающие свойства, на экологически чистую операцию обработки полуфабриката низкотемпературной неравновесной плазмой.

 

вернутся к оглавлению

вернутся
к оглавлению