Методические указания к выполнению учебной научно-исследовательской работы студентами 4-го курса специальности ''Технология кожи и меха''

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Методические указания к выполнению учебной научно-исследовательской работы студентами 4-го курса специальности “Технология кожи и меха”

Составители: Думнов В.С. Титов О.П.

Улан-Удэ 2004

Рецензенты:

Введение

доц. Советкин Н.В. доц. Раднаева В.Д. В методических указаниях приводятся требования к выполнению учебно-исследовательской работы. Подробно раскрываются цель и задачи выполняемых студентами опытов. Даны примерные темы учебно-исследовательских работ для студентов 4 курса специальности 281000 «Технология кожи и меха ». Рассмотрены методики оценки свойств кожи и меха и контроля технологических процессов. Имеются ссылки на необходимую литературу.

Ключевые слова Кожа, пористость, адгезия, отдушестость, жесткость, удлинение, прочность, усадка, эмульсия, пена, дисперсия, клеи

Подписано в печать 19.04.2004г. Формат 60×84 1/16, объем в усл. п.л. 2,79, уч.-изд. Л. 2,5. Тираж 60 экз. Заказ №43 Издательство ВСГТУ г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в.

44

Кожевенная и меховая промышленность быстро развиваются. Увеличивается количество малых предприятий, перерабатывающих местное кожевенное и меховое сырье, возрастает и интенсификация производства. Повсеместно внедряются новые технологии выделки кожи и меха. Если в 60-80-е годы утвержденные методики не изменялись в течение 10-12 лет, то в настоящее время не проходит и 3-5 лет, как появляются новые методики. На многих фабриках и заводах действуют собственные технологические карты. На предприятия все в большем количестве поступают импортные материалы, расширяется ассортимент дубящих, красящих, жирующих, наполняющих и отделочных материалов. Постоянно совершенствуется технология не только в центральных исследовательских институтах, но и на заводах и фабриках. Коллективы технических отделов и центральных лабораторий, инженернотехнические работники цехов постоянно заняты внедрением новых технологий и преодолением возникающих проблем. В связи с этим необходимо органичное включение серьезных научных исследований в учебный процесс, увеличение самостоятельной, контролируемой преподавателями, работы студентов. Без навыков научноисследовательской работы будущим инженерам будет гораздо труднее, сложнее осваивать новые методики, новые виды готовой продукции, находить оптимальные решения при различных обстоятельствах. Если учесть, что значительная часть знаний, получаемых в вузе, быстро устаревает, то умение самостоятельно учиться, работать с литературой, грамотно ставить эксперимент и квалифицированно с применением методов математической статистики система45

тизировать полученные данные, приобретает громадное значение. В настоящее время производству нужен хорошо подготовленный инженер-исследователь. Кроме того, большое значение имеет развитие инициативы и самостоятельности студентов. Цель учебно-исследовательской работы - дать возможность всем студентам в соответствии с методикой выделать определенный вид полуфабриката и исследовать влияние различных факторов на протекание того или иного процесса и изменение свойств полуфабриката или готовой продукции. При этом студент знакомится не только с методикой производства, но и изучает литературу по данному вопросу, учится планировать и ставить эксперимент, оформлять и обсуждать результаты. Студент должен учиться размышлять по существу новой научной информации, критически оценивать ее достоинства и недостатки, воспитывать в себе умение поиска новых решений.

44

Содержание УИР Для выполнения работы студент получает задание на проведение исследований. Пишет литературный обзор по теме и составляет план работ. Составленный план работ обсуждается и согласовывается с преподавателем. После утверждения плана работ, студент получает у лаборанта необходимое сырье, принимает методику выделки полуфабриката, разрабатывает подробный календарный план его обработки. Уточняются методики контроля технологических процессов и используемые химматериалы. В случае необходимости у подготовленного для исследований полуфабриката анализируются химический состав, физикохимические, физико-механические свойства, макроструктура и т.д. Приводится схема отбора средней пробы, ее описание и прилагаются рисунки. При изучении процессов выбираются наиболее важные параметры и устанавливается изменение каких свойств полуфабриката будет контролироваться. Результаты экспериментов представляются в виде таблиц, диаграмм и графиков. Для иллюстрации могут помещаться фотографии, рисунки и схемы. На основании полученных в работе результатов и работ других авторов, изложенных в литературном обзоре, проводится подробное обсуждение поставленных экспериментов. Экспериментальная часть заканчивается выводами, непосредственно вытекающими из результатов экспериментов. Выводы содержат основные результаты проведенной работы, четко сформированные в виде отдельных пунктов. Проведенная каждым студентом работа оформляется в виде отдельного отчета, содержащего литературный обзор, экспериментальную часть с выводами и список использованной литературы. Литература, изученная и использован45

ная студентом в работе, представляется в виде пронумерованного списка. Под каждым отдельным номером указывается автор или авторы работы, ее наименование, журнал или книга, где работа помещена, издательство, год издания, том, страница. Ссылки на литературу даются в соответствующих местах работы, под номерами в квадратных скобках. Полное описание оформления отчета о научноисследовательских работах - ГОСТ 7.32-2001. Примерные темы учебно-исследовательской работы для студентов 4-го курса специальности 281000 “Технология кожи и меха” 1. Отмока а) Влияние параметров (температура, ЖК, время) на скорость и степень обводнения кожевой ткани. б) Влияние вида ускорителя и обострителя на скорость обводнения. в) Влияние степени обводнения на скорость обезволашивания, золения и т.д. 2. Золение и обезволашивание а) Влияние параметров обработки (t; жк; τ, концентрации щелочи) на степень набухания, выплавляемость желатина и упруго-пластические свойства дермы. б) Влияние вида щелочи и различных добавок на скорость обезволашивания. в) Влияние различных факторов (а, б) на прозоленность и изменение температуры сваривания голья и отдельных волокон.

3. Обеззоливание

44

а) Влияние параметров обработки на степень обеззоливания, количество связанной и свободной щелочи, упруго-пластические свойства голья. б) Влияние вида нейтрализующего материала на скорость процесса. в) Влияние различных факторов на степень уменьшения нажора и жесткости голья. 4. Мягчение а) Влияние параметров обработки на упруго - пластические свойства голья. б) Влияние вида мягчильного препарата на эффект мягчения (скорость мягчения по органолептической оценке), опадению нажора (по упруго-пластическим свойствам и выплавляемости желатина). в) Влияние мягчения на свойства готовой кожи. 5. Пикелевание-солевание а) Исследование обезвоживающей способности солей. б) Предотвращение кислотного нажора, нахождение критической концентрации химматериалов. в) Влияние пикелевания-солевания на проницаемость дермы. г) Нахождение необходимой дозировки кислоты при пикелевании меховых шкур. д) Пикелевание смесью кислот (органической и неорганической). е) Влияние пикелевания на скорость последующего дубления. 6. Дубление хромовыми солями а) Влияние параметров обработки на температуру сваривания (tсв) полуфабриката. б) Влияние параметров обработки на усадку полуфабриката по площади в процессе дубления.

45

в) Влияние дубящих солей на процесс дубления и свойства полуфабриката. г) Влияние различных добавок на процесс дубления. д) Исследование беспикельного дубления. 7. Дубление формалином а) Влияние параметров обработки на температуру сваривания (tсв) полуфабриката. б) Влияние параметров обработки на усадку полуфабриката по площади в процессе дубления. 8. Дубление таннидами и синтетическими дубителями а) Влияние вида дубителя и параметров обработки на (tcв) и кинетику процесса. б) Влияние параметров обработки на усадку по площади и формирование объема. 9. Нейтрализация а) Влияние параметров обработки на скорость нейтрализации. б) Влияние вида нейтрализующего материала на процесс нейтрализации. в) Влияние нейтрализации на протекание процесса крашения и жирования и т.д. 10. Крашение а) Влияние параметров обработки на процесс крашения. б) Влияние вида красителя на скорость и интенсивность окрашивания. в) Влияние органических растворителей на процесс крашения и свойства готовой продукции. 11. Додубливание а) Влияние параметров обработки на скорость додубливания. б) Влияние вида дубителя на усадку. 44

в) Влияние вида додубливающего материала на жесткость полуфабриката, его шлифуемость после сушки. г) Влияние вида дубителя на процесс сушки внаклейку. 12. Наполнение а) Влияние параметров обработки на кинетику процесса. б) Влияние вида наполнителя на усадку кожевой ткани. в) Влияние вида наполнителя на изменения толщины и площади полуфабриката до и после сушки. 13. Сушка а) Влияние вида сушки на свойства готовой продукции и выход по площади. б) Влияние параметров сушки на свойства полуфабриката. в) Влияние влажности на свойства кожи. г) Влияние состава клея при сушке внаклейку на свойства кожи и выход по площади.

Методы исследования Исследование процессов кожевенно-мехового производства, свойств готовой продукции в основном должно проводиться методами, принятыми в промышленности и регламентируемыми ГОСТами. Однако следует отметить, что в исследовательской работе студентов должны также широко применять методы аналитической, физической и коллоидной химии. Применение новых методов точных наук, как правило, позволяет глубже изучить процесс, получить новую информацию. Например, определение заряда кожи, частиц эмульсий, дисперсий, дубителей в промышленности не применяется, в 45

то время как знание заряда частиц дисперсий красителя, дубителя, жира, наполнителя позволяет глубже понять ход процесса и получаемый результат. Ниже приводится ряд методов оценки свойств кожи используемых на кафедре “Технология кожи и меха” ВСГТУ.

Физико-механические испытания кожевой ткани Испытания осуществляют по ГОСТ 938.11-69 на разрывной машине типа РМИ-250. На кусках кожи, предназначенных для физико-механических испытаний, стрелками отмечают поперечные и продольные участки. Вырубание образцов, разметка участков, замер толщины производится при помощи пресса и матрицы. а) предел прочности при растяжении, расчет производится по формуле 1:

Ρ σ= , S

(1)

где σ - предел прочности, Н/м2

где Е1 - относительное удлинение в %, соответствующее заданному напряжению; ∆l1 - удлинение, соответствующее заданному напряжению, мм; l - рабочая длина образца, мм. в) жесткость и условный модуль упругости Жесткостью при растяжении называют способность кожи сопротивляться растягивающим усилиям. Жесткость выражают отношением нагрузки к удлинению образца при растяжении. Отношение между напряжением и удлинением называют условным модулем упругости. Условный модуль упругости рассчитывают по формуле 3: Е=

σ1 × 1000 , ε1

(3)

где Е - условный модуль упругости, Па; σ1 - напряжение, равное 9,8 МПа (1 кгс/мм2) Е1 - относительное удлинение образца при напряжении 9,8 МПа, %.

Р - усилие в момент разрыва образца, Н S - поперечное сечение образца, м2 б) удлинение при напряжении в 9,8 МПа (1 кгс/мм2). Относительное удлинение при заданном напряжении в 9,8 МПа (1 кгс/мм2) рассчитывают по формуле 2: E1 =

∆l1 × 100% , l

44

(2)

Жесткость подсчитывают по формуле 4: D = E × F2,

45

(4)

где D - жесткость при растяжении; Е - условный модуль упругости; F2 - средняя площадь поперечного сечения образца, м2

Определение пористости кожи

П=

Пористость кожи в значительной мере определяет ее физико-механические и гигиенические свойства. Для определения общей пористости применяется метод пропитки дермы углеводородами. Образцы размером 2×5 см взвешивают на аналитических весах. Затем определяют их размеры с точностью до 0,01 мм и рассчитывают кажущийся объем, Vкож. После этого образцы помещают в стакан с уайтспиритом и выдерживают в течение 5 минут в вакуумэксикаторе. После полной пропитки с образцов стряхивают излишки жидкости и быстро взвешивают. Плотность уайт-спирита определяют при помощи ареометра. Пористость рассчитывают по формулам 5 и 6:

Vпор = где Vпор - объем пор;

44

g , d

q – масса, поглощенного уайт-спирита (находится по разности масс пропитанных и непропитанных сухих образцов); d - удельная масса уайт-спирита, кг/м3

(5)

Vпор Vкаж.

× 100 ,

(6)

где П - пористость образца, в % Vпор - объем пор образца (объем поглощенного уайтспирита), см3 Vкаж - кажущийся объем находится умножением длины, ширины и толщины образца, см3.

Окрашивание срезов кожи для определения глубины проникания полимера Микросрезы толщиной 30-50 мк получают на обычном замораживающем микротоме. Полученные микросрезы помещают на 15 мин. в 96%ный этиловый спирт для обезжиривания, затем производят окрашивание в насыщенном растворе судана III в течение 15 минут. После этого образцы промывают в воде для удаления избытка красителя, помещают на предметное стекло и рассматривают под микроскопом. Измерение глубины проникания полимера осуществляется окулярмикрометром.

Определение агрегативной устойчивости дисперсий полимеров

45

Устойчивость латекса к электролитам характеризуется порогом коагуляции. Его определение заключается в установлении минимальной концентрации электролита, вызывающей коагуляцию латекса. В 14 пробирок (предварительно тщательно вымытых и высушенных) высотой 130 мм и диаметром 14 мм наливают по 1 мл испытуемого латекса с концентрацией полимера по с.о. =7%. Затем в каждую пробирку добавляют по каплям при перемешивании по 1 мл растворов хлористого кальция различной концентрации (1, 2, 3 ... 14 моль), выдерживают в течение 15 минут, осмотром пробирок устанавливают минимальную концентрацию электролита, вызвавшую коагуляцию. Например, в пробирке с раствором 7 ммоль/л СаСl2 появился маленький кусочек коагулюма, а в пробирке с раствором, содержащим 6 ммоль/л СаСl2 система однородна. Порог коагуляции равен 7 ммоль/л СaCl2.

Определение отдушистости По ВЕМ определение отдушистости проводят при изгибе кожи вокруг валика диаметром 13 мм. Степень отдушистости оценивается визуально и носит субъективный характер. В лаборатории отделки кож и полимерных материалов ЦНИИКПа в содружестве с кафедрой технологии кожи и меха ВСГТУ был разработан метод определения отдушистости, основанный на определении средней высоты морщин при изгибе образца кожи в круглом отверстии. Диаметр отверстия выбирают таким образом, чтобы внутренний диаметр отверстия с образцом был равен 13 мм. Для кож с различной толщиной необходимо иметь набор пластинок с отверстиями различного диаметра, толщина пластинок 3 44

мм. Пластинка с образцом (рис 1) вставляется в проекционный фонарь и образец кожи проектируется на экран. В связи с тем, что исходной точкой при определении высоты морщин является край отверстия, то при расчете из полученной средней величины морщин необходимо вычесть толщину образца кожи и получить истинную высоту морщин (рис.2). Расчет средней высоты морщин ведут по формуле 7: hcp =

h1 + h2 + h3 + .... + hn , n

(7)

где hср - средняя высота морщин, мм; h - высота морщин; мм; n- число определений. Количественную величину отдушистости определяют по формуле 8:

α=

hcp в

× 100% ,

где α – величина отдушестости, % hср – средняя высота морщин, мм в - толщина кожи, мм

45

(8)

1 - пластина с отверстием; 2 - образец кожи Рисунок 1 - Изгиб образца кожи в круглом отверстии пластины

h 1…п– высота морщин, мм

определяется при помощи весов. Образец кожевой ткани (1) размером 10×70 мм зажимается при помощи гайки (2) в приспособлении прибора таким образом, чтобы рабочая часть составляла 50 мм. За свободный конец кожевой ткани, на расстоянии 5 мм от края, цепляется крючок, подвешенный на нити. На чашку весов ставятся гирьки, груз увеличивается до тех пор, пока полоска кожевой ткани не изогнется на угол 450, который определяется по транспортиру (4). Жесткость определяется как отношение нагрузки к площади поперечного сечения образца и выражается в Н/м2. Жесткость очень мягких кож определяется на приборе ПТ-2. Прибор предназначен для определения жесткости путем измерения величины прогиба консольно закрепленной полоски под действием собственного веса.

Рисунок 2 – Образец кожи

Определение жесткости Жесткость кожевой ткани является важным показателем формирования ее объема и во многом определяет товарные свойства готовой продукции. Обычно используемые для этой цели приборы ПТ-2 и ПЖУ не всегда приемлемы из-за значительных размеров используемых образцов и по ряду других причин. Например, использование прибора ПТ-2 затруднено для кожевой ткани с высокой жесткостью, так как величина прогиба полоски кожи под действием собственной массы ничтожно мала. Для определения жесткости кожевой ткани используется прибор, изображенный на рис. 3 Действие прибора основано на принудительном изгибе полоски кожевой ткани на угол 450, величина нагрузки, необходимая для этого, 44

45

1 2 3 4

- образец кожи или кожевой ткани; – гайка зажима; – крючок; – транспортир

Рисунок 3 – Прибор для определения жесткости кож Работа на приборе ПТ-2 Работу на приборе следует проводить по следующей методике: 1. Полоску кожи шириной 0,5 см помещают на горизонтальную неподвижную площадку и полочку 2 таким образом, чтобы середина образца совпадала с серединой площадки (рис. 3). 2. На среднюю часть образца устанавливают груз 3. 3. Опускание полочек производится включением тумблера 4. 4. По истечении 1 минуты с момента отделения образца от полочек осуществляется замер прогиба полоски кожи. Для этого поворотом ручки 7 поднимают указатели прогиба 6 до соприкосновения с серединой конца образца; производят замер прогиба полоски кожи отдельно с каждой стороны с точностью до 1 мм. После замера прогиба полоски тумблер переключается для возвращения полочек прибора в исходное горизонтальное положение. Жесткость кожи на изгиб подсчитывается по формуле 9 q ⋅ l3 ЕУ = , (9) A

где ЕУ - жесткость на изгиб в мг см2 q - масса одного погонного 10-2 м полоски кожи, кг/м 44

l - длина свешивающейся части полоски, м А - функция относительного прогиба Примечание: 1. Подсчет жесткости производится по каждой полоске в отдельности 2. Массу погонного 10-2м “q” определяют взвешиванием полоски кожи на технических весах с точностью до 10 мг и делением результата на длину полоски в м. 3. Длина свешивающейся части полоски “l” определяется путем вычитания неподвижной части площадки - 2 см (рис. 3) из общей длины образца “Z“ и делением полученной величины на 2 (два). 4. Относительный прогиб подсчитывается по формуле 10: f f0 = , (10) l где f0 - относительный прогиб, м; f - прогиб конца полоски, м; l - длина свешивающейся части полоски, м. 5. Величина А определяется по таблице в зависимости от величины “fo”. 6. Таблица составлена по данным, вычисленным по формуле 11:

A = 6,39 × f 03 − 0,028 × f 02 + 8 × f 0 , когда f0 ≤ 0,35 и f0 ( A= 57,28 × f 03 − 80,37 × f 02 + 31,75 × f 0 + 2,16 ) 1− f 0 когда 0,35 ≤ f0 ≤ 0,65

45

Таблица 1 - Значение величины А в зависимости от f0 A f0 A f0 A f0 A f0 f0 0,01 0,10 0,14 1,18 0,27 2,32 0,40 3,75 0,53 0,02 0,18 0,15 1,25 0,28 2,42 0,41 3,87 0,54 0,03 0,26 0,16 1,35 0,29 2,53 0,42 4,04 0,55 0,04 0,35 0,17 0,43 0,30 2,63 0,43 4,17 0,56 0,05 0,42 0,18 1,51 0,31 2,74 0,44 4,29 0,57 0,06 0,51 0,19 1,60 0,32 2,83 0,45 4,42 0,58 0,07 0,60 0,20 1,69 0,33 2,94 0,46 4,56 0,59 0,08 0,68 0,21 1,76 0,34 3,05 0,47 4,70 0,60 0,09 0,76 0,22 1,84 0,35 3,15 0,48 4,83 0,61 0,10 0,84 0,23 1,95 0,36 3,26 0,49 4,98 0,62 0,11 0,92 0,24 2,04 0,37 3,38 0,50 3,13 0,63 0,12 1,01 0,25 2,14 0,38 3,49 0,51 5,33 0,64 0,13 1,08 0,26 2,23 0,39 3,61 0,52 5,51 0,65 1 – Образец кожи 2 – Горизонтальная площадка 3 – Груз 4 – Тумблер 5 – Механизм подъема и опускания площадки 6 – Указатели прогиба 7 – Ручка подъема указателей прогиба 8 - Шкала Рисунок 4 - схема прибора ПТ- 2

44

A 5,64 5,84 6,06 6,26 6,47 6,68 6,92 7,18 7,50 7,79 8,12 8,44 8,76

Определение адгезии клея к пластинам Для определения адгезионной способности клея при сушке кож внаклейку из кож вырезаются образцы размером 2 х 5 см, намазываются клеем и высушиваются на стеклянных и дюралюминиевых пластинах при t = 40-450С. Через определенное время (20-30 мин.) сушки. Образец кожи с пластиной зажимается при помощи гайки и пластины в приборе, принципиальная схема которого изображена на рис. 3. За петельку на свободном конце образца зацепляется крючок, подвешенный на нити. На чашечку для грузов ставятся гирьки и при помощи штурвала прибор разарретируется. Груз на чашечке увеличивается до тех пор, пока образец кожи не начнет отставать от пластин под действием приложенной нагрузки. Величина адгезии определяется как отношение нагрузки, необходимой для отрыва образца от пластины, к ширине образца. 45

Определение усадки

Определение линейной усадки проводится на микроскопе при увеличении в 20 раз. По разности площади образцов до процесса и после определяют % усадки. На предметный столик микроскопа МБС устанавливается препаратоводитель, который позволяет производить измерение как длины, так и ширины образца, не снимая его с предметного стекла с точностью до 0,1 мм. В окуляры микроскопа вставляются объективы, один из которых имеет перекрестие. На предметное стекло, зажатое в препаратоводитель, ложится образец и при помощи винтов препаратоводителя угол образца совмещается с перекрестием окуляра. По шкале препаратоводителя отмечается положение угла образца в пространстве. Затем при помощи тех же винтов под перекрестие подводится другой угол образца и определяется его положение. Таким образом, находят длину и ширину образца и определяют его площадь согласно формуле 12. У=

S1 − S 2 × 100 , S2

где S1 – площадь до процесса; S2 – площадь после процесса.

Разделение кожи по слоям на замораживающем микротоме

44

(12)

При изучении распределения полимера в коже необходимо разделить ее на определенное количество слоев с точностью до десятых долей миллиметра. Для разделения кожи по слоям используют замораживающий микротом, позволяющий получить слои кожи толщиной 0,03 мм. На замораживающий стол микротома кладется мокрая фильтровальная бумага, вырезанная строго по размеру стола и примораживается. Затем на замораживающий стол наносится такое количество воды, которое обеспечит толщину льда параллельно плоскости движения ножа. Кроме того, замораживание необходимо для предотвращения порчи ножа. Лед выравнивается по всей площади ножом микротома и на него примораживается обводненный образец кожи размером 2×2,5 см лицом вниз. Замораживание образца проводят умеренно, т.к. сильное замораживание затрудняет расслаивание и может произойти отрыв кожи. Механизм подъема стола микротома устанавливают на 30 микрон и проводят определенное количество срезов в зависимости от необходимого количества слоев и толщины кожи.

Определение количества полимера в коже При изучении процесса грунтования необходимо знать количественное распределение полимера по толщине, что связано с трудностями вследствие нерастворимости полимеров в органических растворителях. В настоящее время существует только один, разработанный ЦНИИКПом метод, позволяющий определить содержание полимера в коже. В основу этого метода положено растворение коллагена кожи щавелевой кислотой с последующим разрушением его 33 %-ной перекисью водорода. При таком воздействии полимер, введенный в кожу, не разрушается и его можно определить количественно. 45

Методика определения Конические колбы для сжигания емкостью 100-150 мл с широким горлом вместе с фильтрами сушат в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре 1050С в течение 2-х часов и взвешивают на аналитических весах. Затем, после перенесения в них навески кожи массой (3-5)×10-3 кг сушат до постоянной массы, проводя взвешивания через 30 минут сушки. После взвешивания колб с навеской проводят сжигание кожи. В колбу приливают 10-15 мл 10% раствора щавелевой кислоты и кипятят до полного растворения навески. Прибавляют 5 мл 33% перекиси водорода и кипятят 5 минут, следя за тем, чтобы вспенивающаяся жидкость не выкипала. Снова добавляют 10 мл пергидроля и кипятят до начала бурной самопроизвольной реакции, постоянно встряхивая колбу и наблюдая за тем, чтобы жидкость не выкипала до обнажения дна колбы, так как при этом может произойти сгорание навески. При обнажении дна колбы добавляют еще 5 мл пергидроля и кипятят. При начале самопроизвольной реакции, колбу снимают с плитки и следят за переходом цвета жидкости от темного сине-зеленого цвета к светло-зеленому. Когда цвет жидкости в колбе станет светло-зеленым, доливают 10-15 мл дистиллированной воды и выливают в воронку с фильтром, отфильтровывая полимер, прополаскивают колбу 2 раза дистиллированной водой. Затем сушат колбы вместе с фильтрами до постоянной массы. Количество полимера рассчитывают в % от абсолютно сухой массы кожи по формуле 13:

Х=

б−а × 100% , в−б

44

где: Х - количество полимера в % от абсолютно сухой массы кожи; а - масса колбы с фильтром до сжигания; б - масса колбы с фильтром и полимером; в - масса колбы с фильтром и навеской абсолютно сухой кожи; в - б - масса абсолютно сухой кожи; б - а - масса полимера.

Определение смачивающей способности дисперсии полимеров Смачивание является основным условием для процессов пропитывания и импрегнирования. Смачивающую способность можно характеризовать двумя показателями: краевым углом смачивания и величиной поверхностного натяжения. а) определение краевого угла смачивания. Краевой угол смачивания капли дисперсии на парафине, определяют прямым измерением при помощи специального микроскопа (рис. 5).

(13)

45

Вид сбоку

Вид спереди 1 – Окуляр 2 – Транспортир 3 – Капля 4 – Источник света 5 – Стрелка установлена жестко на окуляре микроскопа

6 – Маховичок микроскопа для настройки четкости изображения капли 7 – Перекрестие окуляра 8 – Слой парафина 9 – Стеклянная пластина

Рисунок 5 – микроскоп для определения краевого угла смачивания Применение парафина в качестве подложки обусловлено тем, что определить смачивание дисперсией поверхности кожи очень трудно ввиду ее большой пористости и волокнистого строения. Лучше было бы измерить краевой угол смачивания дисперсий на пленке из букета жиров, которым жирована кожа, но в нашем случае необходимо найти оптимальную смачивающую способность дисперсии на

44

пленке с одинаковой гидрофобностью (парафин), а букеты жиров не одинаковы, в зависимости от назначения кожи. Для определения измерений предметное стекло 9 покрывается ровным слоем парафина 8, на который наносится капля дисперсии. Микроскоп регулируется так, чтобы в окуляре 1 был четко виден угол между поверхностью капли и поверхностью парафина. После этого риска на стекле окуляра совмещается с границей поверхности капли, и по транспортиру 2 снимаются показания. б) определение поверхностного натяжения дисперсий. Значение поверхностного натяжения латекса является очень важным показателем, так как жидкость тем лучше смачивает твердое тело, чем меньше взаимодействие между их молекулами, а, следовательно, и поверхностное натяжение. Наиболее распространенным методом определения является метод отрыва кольца, заключающийся в измерении силы натяжения жидкой поверхности круглым проволочным кольцом в момент отрыва; по величине этого натяжения и рассчитывают поверхностное натяжение. Определение величины поверхностного натяжения дисперсий проводится на торсионных весах 1 (рис. 6).

45

чего следует поднимать чашку соответственно повороту ручки. Затем начинают опускать бюкс 5 маховичком 7 и одновременно ручкой 8 удерживают нулевое положение указателя 3. Перемещение чашки 5 с жидкостью вниз и перемещение ручки 8 прекращают в момент отрыва кольца от поверхности жидкости. По шкале весов определяют нагрузку в момент отрыва кольца. Для перевода полученных значений в Н/м следует определить поверхностное натяжение жидкости, у которой эта величина известна. С этой целью применяется толуол, так как поверхностное натяжение жидкостей органического характера меньше зависит от наличия в них примесей. Расчет проводится по формулам 14 и 15: К= 1 – Весы торсионные 2 – Подставка 3 – Указатель 4 – Платиновое кольцо 5 – Бюкс 6 – Жидкость 7 – Маховик регулировки высоты Рисунок 6 – Торсионные весы для определения величины поверхностного натяжения Дисперсию полимера наливают в плоскую чашку 5, которую поднимают до соприкосновения жидкости с кольцом. Затем, медленно передвигая ручку 8 против часовой стрелки, поднимая одновременно бюкс 5 маховиком 7, указатель весов 3 устанавливают в нулевое положение, для

44

где

σT mT

,

К - коэффициент; σТ - поверхностное натяжение толуола, Н/м (справочная величина); mТ - показания шкалы для толуола.

σ q = K × mq , где

(14)

(15)

σq - поверхностное натяжение дисперсии, Н/м; mq - показания шкалы для дисперсии; 1 дин= 10-5Н; 1 см=10-2 м

в) определение скорости впитывания дисперсий в кожу капельным методом.

45

Капельный метод заключается в определении скорости впитывания определенного объема вещества, нанесенного на лицевую поверхность кожи. На поверхность шлифованной кожи, которая разбита на участки размером (1,5×1,5)×10-2 м по методу асимметрической бахромы, наносится с высоты 5×10-3 м, капля испытуемой дисперсии. Время впитывания капли определяют по секундомеру от помещения капли на поверхность кожи до ее полного впитывания. Среднее время из пяти параллельных определений исчезновения капли, будет служить характеристикой впитывающей способности дисперсии полимеров. Диаметр пятна, оставленного дисперсией на поверхности кожи, будет характеризовать способность дисперсии к растеканию.

Определение несминаемости кожи Несминаемость кожи характеризуется углом восстановления и определяется как отношение угла восстановления к углу полного сгиба в градусах и выражается в процентах. Определение несминаемости кожи проводят на приборе для определения несминаемости ткани С-1. Метод определения несминаемости а) подготовка к испытанию Из кожи по шаблону вырезают образцы Т-образной формы, так чтобы они совпадали с Т-образным контуром, начерченным на нижней пластине зажима 2 (рис. 7). Средней вилкообразной пластинкой зажимают выступающие части полоски кожи, затем свободный конец ее накладыва-

44

ют на широкую часть ее полоски, совмещая их и образуя тем самым петлю лицевой стороной наружу. Оба совмещенных конца полоски зажимают верхней пластинкой зажима, которая покрывает совмещенные концы полоски длиной в 2×10-2 м. При этом размер одной стороны свободной петли составляет 15×10-2 м. Зажимом 3 сжимают петлю, полоски вместе с нижней пластинкой зажима 2 так, чтобы верхние пластинки обоих зажимов находились в стыке. При этом угол j сгиба полоски будет равен 1800,,а площадь петли полоски сдавленной зажимом 3 будет равна 1,5×10-3 м2. б) проведение испытания Зажимы с полоской переносят на опорную площадку нагрузочного приспособления плавно опускают груз массой в 1,5 кг на верхнюю пластинку зажима 3 и в течение 15 мин. подвергают сложенную в петлю полоску нагрузке. При этом удельное давление будет равно 9,8 МПа. Прибор “смятиемер” (рис. 7) устанавливают по уровню 4. После снятия нагрузки зажимы с полоской немедленно вставляют в направляющие пазы стойки 3 прибора до упора выступающей частью зажима 2 в регулировочный винт 2 прибора. Левой рукой отводят верхнюю пластину 7 от нижней и освобождают конец петли от зажима. Правой рукой плавно разжимают и удаляют зажим 3 и одновременно включают секундомер. Освобожденный конец испытываемой полоски кожи под действием упругих сил отойдет на некоторый угол. Закрывают зажим 2 при условии, что его верхняя пластинка не заденет за свободный конец полоски. В противном случае зажим оставляют открытым. Через 5 минут после включения секундомера поворотом стрелки указателя 7 устанавливают вертикальную плоскость 6 cреза стрелки параллельно краю свободного конца

45

полоски и при помощи регулировочного винта 2 совмещают ребро сгиба полоски с вертикальной плоскостью (рис. 7). Производят замер угла α, на который отойдет свободный конец полоски ткани. Угол α называется углом восстановления и измеряется в угловых градусах по круговой шкале 1 при помощи риски 8 с точностью до 10 (рис. 7).

 α ср X =   j

 α   × 100 =  ср  × 100 = 0,555 × α ср ,   180 

(16)

где Х - несминаемость, % αср - среднее арифметическое измерение углов восстановления в градусах j - угол полного сгиба, равный 1800

Определение пришивающей способности грунтов и отдушистости кож

1 – Круговая шкала 2 – Регулировочный винт 3 – Выступающая часть 4 – Уровень

5 – Кожух из плексигласа 6 – Вертик. плоскость среза 7 – Стрелка указателя 8 – Риска

Рисунок 7 - Смятиемер в) подсчет результатов испытаний Несминаемость кожи определяется как среднее арифметическое результатов измерений углов восстановления α в градусах пяти полосок и подсчитывается отношение этого угла к углу полного сгиба j. Несминаемость выражается в процентах и подсчитывается по формуле 16:

44

а) По методу, основанному на оттягивании лицевого слоя от сетчатого под действием определенной силы, направленной перпендикулярно лицевой поверхности кожи. Применение этого способа позволяет точно разграничить отмин и отдушистость и измерить пришивающую способность грунтов. Порядок выполнения Полоска кожи размером (2×5)×10-2м разбивается на три участка и бахтармянной стороной при помощи клея, не проникающего в кожевую ткань (сургуч) жестко соединяется с пластиной. Для одного определения отдушистости подбирают 5 образцов кожи с тщательно шлифованной бахтармянной стороной. Всего на одно испытание проводится 15 параллельных замеров. Затем в центр каждого участка тем же клеем приклеиваются пластмассовые цилиндры 4 (рис.8) диаметром 10-2м и пластина 3 с приклеенной кожей и цилиндрами жестко закрепляется винтом 2. Последовательно к каждому цилиндру прикладывают одинаковую нагрузку 0,1 кг так, чтобы не происходило отрыва цилиндров от кожи, и замеряют значение увеличения толщины кожи под действием этой нагрузки, т.е. величину отставания сосочко45

вого слоя от сетчатого и выражают ее в процентах от первоначальной толщины кожи. Таким образом, в зависимости от степени отдушистости эта величина будет различной.

A=

∆H × 100% , H

(17)

где А – отдушистость, %; ∆Н - прирост толщины кожи, м2; Н - толщина кожи, м2; Пришивающая способность грунтов определяется по уменьшению отставания сосочкового слоя от сетчатого после нанесения пропитывающего грунта. Пришивающая способность грунтов определяется по формуле 18:  (∆Н − ∆Н1 )  П =  × 100 , ∆Н  

1 – корпус, 2 – прижимной винт, 3 – стальная пластинка, 4 – пластмассовый цилиндр, 5 – винт, 6 – полоска кожи, 7 – регистрирующий прибор, 8 – гиря, 9 – чашка Рис. 8 – прибор для определения пришивающей способности грунтов и отдушистости кож Отдушистость “А” вычисляется по формуле 17:

44

(18)

где П - пришивающая способность грунтов ∆Н - прирост толщины кожи негрунтованных образцов (контрольных) ∆Н1 - прирост толщины кожи грунтованных образцов. Подготовка образцов кожи Образцы кожи размером (2×5)×10-2 м подбирают по методу асимметрической бахромы МБА. На рис. 9 дана схема отбора проб на 20 образцов на 3 опыта (5 образцов – контрольные и 3 группы образцов по 5 образцов для 3-х грунтов разных составов). Для определения пришивающей способности грунтов образцы кожи наносим пипеткой методом полива 0,3 мл с 5-10 % содержанием дисперсии полимера пропитывающего грунта. Затем

45

образцы высушиваем при комнатной температуре в течение 24 часов. Выполняем определение пришивающей способности грунта.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Рисунок 9 - Схема отбора пробы методом асимметрической бахромы (5 образцов в группе, для 4-х опытов)

Определение прочности прилипания покрытия к сухой и мокрой коже Прочность прилипания покрытий, полученных на основе эмульсионных пленкообразователей, определяют путем приклеивания укрепляющей пленки к покрытию и последующего определения на разрывной машине величины усилия отслаивания покрытия от кожи. Для испытания берут отобранные образцы размером (7×7)×10-2 м и такого же размера полоску миткаля. На каждую полоску миткаля, предварительно выстиранного, нано44

сят клей из расчета 5 г на 50 см2 площади и равномерно размазывают стеклянной палочкой или шпателем по поверхности ткани. Оставляют до подсыхания первого слоя клея. После подсыхания первого слоя наносится второй слой клея в количестве, способном удержаться на образце ткани, не растекаясь. Затем ткань проклеенной стороной накладывают на кожу и приклеивают таким образом, чтобы клей равномерно распределялся в склейке, не выдавливаясь из нее, и чтобы между тканью и кожей не оставалось пузырьков воздуха. Сырые склейки прессуют при давлении 0,5×10-2 кг/м в течении 20 минут, при нормальной температуре, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 600С в течении 40 минут. После подсыхания клея склейки проверяют на пригодность для испытания. Пригодными считают такие склейки, в которых при пробе на отрыв ткани от кожи покрывная пленка остается на поверхности ткани и отрыв происходит на границе соприкосновения покрытия с кожей. Из пригодных образцов вырезают 4 полоски, длиной 7 см и шириной 1 см каждая. Перед испытанием на расслаивание на каждой из четырех полосок намечают рабочий участок длиной 5 см, располагающийся с одного конца полоски. Рабочий участок намечают поперечными линиями на 5 участков длиной 1 см каждый. Затем каждую полоску вручную расслаивают с одной стороны до начала рабочего участка. Три склейки подвергают испытанию на расслаивание в воздушно-сухом состоянии, а две другие в обводненном состоянии. Для этого склейки погружают в теплую воду (t=600С) на три часа. Расслаивание производится на разрывной машине РМ30М при скорости движения нижнего зажима 100-120 мм/мин.

45

При расслаивании склеек на разрывной машине отмечают нагрузки в конце первого, второго, третьего, четвертого, а также пятого участков. За результат испытания каждой полоски принимают среднее арифметическое из пяти полученных результатов. Адгезия выражается в Н/м. Кожи акрилового покрытия должны иметь усилие расслаивания не менее 588 Н/м в воздушно-сухом и 196 Н/м в обводненном состоянии.

Испытание покрытия на многократный изгиб Испытание покрытия на многократный изгиб производят на приборе ИПК-2М, предназначенном для объективного определения прочности кожи для верха обуви при многократном изгибе и других видов мягких кож, прочности отделочных пленок, а также для испытания лаковой кожи на прочность сцепления лака с кожей и на растрескивание лаковой пленки. Подготовка и порядок работы 1 Счетчик устанавливается на нуль. 2 Подвижные средние зажимы привести в рабочее положение поворотом маховичка, закрепленного на валу. 3. Для испытания вырезают образцы испытуемого материала размером (4,5×8,0) ×10-2 м с ровными без дефектов краями. 4. При испытании образца его необходимо заправить в зажимы. Для этого образец сгибают в середине, вставляют до упора в средние подвижные зажимы и зажимают винтом. Часть образца, возвышающуюся над зажимом, отворачивают вверх или вниз на зажимы так, чтобы край сгиба спадал вертикально вниз или поднимался вниз. Свободный конец

44

образца без натяжения заправляют в неподвижный зажим и плотно зажимают винтом. Степень разрушения образца определяется визуально осмотром состояния образца. Количество циклов до разрушения образца определяются по счетчику. Показателем прочности является количество циклов изгиба до нарушения целости покрытия (появление трещин покрытия).

Определение типа эмульсии В сосуд с водой комнатной температуры вводят каплю эмульсии и проводят наблюдение. При растекании эмульсии по поверхности жидкости или образовании мути предполагают, что состав относится к типу “масло в воде” (м/в). Если капля эмульсии не растекается, опустилась на дно сосуда или остается на поверхности в виде капли, то данный состав, вероятно, относится к типу “вода в масле” (в/м); возможно также, что эта эмульсия смешанного типа. Для уточнения типа эмульсии необходимо провести дальнейшие исследования. Наиболее точным и объективным является исследование под микроскопом с использованием красителя, который растворяется в одной из фаз. Наиболее часто используют красители, растворяющиеся в гидрофобной фазе. Для проведения анализа капля приготовленной эмульсии равномерно наносится на покровное стекло тонким слоем. На поверхность эмульсии наносится краситель (судан Ш). Затем покровное стекло с эмульсией рассматривают под микроскопом. Если произошло окрашивание гидрофобной фазы, то данный состав относится к типу “масло-вода”. Если окрашивание эмульсии не произошло, то данную эмульсию относят к типу “вода-масло”. 45

Определение размера частиц эмульсии Размеры частиц эмульсий определяются на микроскопе типа МБИ-3. Ориентировочные данные по определению размера частиц различных эмульсий следующие: размер частиц эмульсии второго рода, полученной при частоте оборотов гомогенизатора 5000 об/мин, соответствует 0,1×10-6 0,5×10-6 м; размер частиц молока 0,1×10-3 - 0,8×10-6 м; размер частиц эмульсии майонеза 0,1×10-3 - 0,1×10-6 м. Сбор, установка и регулировка микроскопа проводится в соответствии с прилагаемой к нему инструкцией. Мазок эмульсии на предметном стекле получают следующим образом: на предметное стекло наносят каплю свежеприготовленной эмульсии, диаметр капли должен быть не более 2 мм. Сверху каплю накрывают покрывным стеклом таким образом, чтобы под покрывное стекло не попадал воздух, при попадании воздуха наблюдаемая картина сильно искажается. Затем на покрывное стекло производится сильное нажатие, при этом капля эмульсии должна распределиться под поверхностью стекла ровным слоем и получить необходимую прозрачность. При приготовлении образца для исследования необходимо соблюдать одно условие: стекла (предметное и покрывное) должны быть идеально чистыми, как до, так и после нанесения капли эмульсии. Наблюдение исследуемого объекта проводится по приложенной к микроскопу инструкции. Замер частиц проводится по шкале измерительного окуляра 12 х тип ОК 12МО 1 прилагаемого к микроскопу. Размер частиц рассчитывают по формуле 19:

44

d=

N × 0,05405 , j

(19)

где d - диаметр частиц, м; N - количество делений шкалы в окуляре; 0,05405 - коэффициент пересчета в мм; j - кратность увеличения.

Определение свойств пен Получение пен осуществляют перемешиванием жидкости с воздухом на микроизмельчителе тканей при скорости вращения мешалки 3000 об/мин в течение 1 мин. Порядок получения пен: Приготовленный состав для вспенивания в количестве не менее 10 мл и не более 30 мл помещается в высокий стакан и подводится в мешалке микроизмельчителя тканей, расположение ножей мешалки должно быть вертикальным (отогнуты вниз), перемешивание ведут в течение 1 минуты, перемещая стакан вверхвниз, не обнажая перемешивающего устройства. После получения пену помещают в мерный цилиндр и определяют объем полученной пены, агрегативную устойчивость 20% объема пены и время истечения 25 или 50% жидкости. Для характеристики свойств пен применяют следующие показатели: кратность, агрегативная устойчивость, время вытекания жидкости. 1. Кратность характеризуется отношением объема полученной пены к объему взятой для вспенивания жидкости и рассчитывается по формуле 20

45

К=

Vп , Vж

(20)

где К – кратность; V п - объем полученной пены; V ж- объем, взятой для вспенивания жидкости; 2. Агрегативная устойчивость определяется по времени от окончания перемешивания до уменьшения столба пены на 20%. 3. Время вытекания жидкости из пены характеризуется временем вытекания 25% или 50% объема жидкости, взятой для вспенивания.

44

Использованная литература 1. ВЕМ часть II. Химико-аналитический контроль в кожевенном и дубильно-экстрактовом производстве. – М.: Гизлегпром, 1955. 2. ВЕМ. Методы испытаний обувных материалов и обуви. – М.: Гизлегпром, 1954. 3. Головтеева А.А., Куциди Д.А. , Санкин А.В. Лабораторный практикум по курсу химии и технологии кожи и меха. – М.: Легпром, 1983. 4. Хренников Н.С., Крысанова Н.А. Химикотехнологический контроль в кожевенном производстве.– М.: Легпром, 1967. 5. Волков В.А., Пурим И.З. Технический анализ и контроль кожевенного производства. – М.: Легпром, 1972. 6. Григорьева Г.С., Родионов А.М. Технический анализ и контроль мехового и овчинно-шубного производства. – М.: Легпром, 1973 г. 7. Методики производства различных видов кож и меха / ВСГТУ. – Улан-Удэ, 1983-1985.

45

Содержание Введение………………………………………………………3 Содержание УИР…………//…………………………………5 Методы исследования…………………………………….....9 Физико-механические испытания кожевой ткани………..10 Определение пористости кожи…………………………….12 Окрашивание срезов кожи (для определения глубины проникания полимера)…………………………..…………13 Определение агрегативной устойчивости дисперсий полимеров…………………………………………………...14 Определение отдушистости………………………………..14 Определение жесткости…………………………………….16 Определение адгезии клея к пластинам……………………22 Определение усадки…………………………………………23 Разделение кожи по слоям на замораживающем микротоме…………………………….……………………..24 Определение количества полимера в коже………………..24 Определение смачивающей способности дисперсии полимеров…………………………………………………...26 Определение несминаемости кожи………………………..31 Определение пришивающей способности грунтов и отдушистости кож…………………………………………..34 Определение прочности прилипания покрытия к сухой и мокрой коже………………………………………..37 Испытание покрытия на многократный изгиб…………….39 Определение типа эмульсии………………………………..40 Определение размера частиц эмульсии……………………41 Определение свойств пен…………………………………..42 Литература…………………………………………………...44 Содержание…………………………………………………..45

44

45