LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Наукові основи технологічних процесів виробництва шкіри та похідних колагену з позиції термодинаміки

забезпечувати утворення тонкого шару, рівномірно розподіленого по всій поверхні колагенових волокон.

На підставі проведених теоретичних розрахунків та експериментальних досліджень розроблено технологію виробництва еластичних хромових шкір для верху взуття з сировини ВРХ. Технологія передбачає використання перед процесом пікелювання препарату "Леноксан" (0,04-0,05 % від маси голини) з метою запобігання дефекту пухлинуватості шкір. У подальшому процесі хромового дублення для підвищення основності солей хрому застосовують 1 % гексаметилентетраміну від маси голини. Використання гексаметилентетраміну забезпечує зменшення на 30 % витрат жирувальних, наповнювальних та додублювальних матеріалів при проведенні фарбувально-жирувальних процесів, високу якість та вихід шкір по площі (табл. 13).

Таблиця 13

Порівняльна характеристика нової та діючої технологій

Показник Технологія

нова діюча

Витрати, кг/ 1 млн. дм2 шкір: жирувальні матеріали 1874 2231

синтетичні дубителі 1296 2222

рослинні дубителі 353 706

барвники 889 889

допоміжні матеріали 1651 2586

Витрати, тис. грн./ 1 млн. дм2 шкір 59,445 74,756

Межа міцності при розтягуванні, МПа 16,4 16,3

Видовження при 10 МПа, % 35,0 35,0

Об'ємний вихід, 10-3м3/ кг 2,7 2,6

Вихід шкір по площі, % 84,4 82,6

Сортність, % 87,5 86,5

Таким чином, розроблені наукові основи технологічних процесів виробництва шкіри та похідних колагену з позиції термодинаміки відкривають можливість створення нового асортименту шкір, удосконалення діючих технологій, прогнозування нових технічних рішень. Це дозволить підприємствам України випускати конкурентоспроможну продукцію, знизити її собівартість за рахунок раціонального використання хімічних матеріалів та сировини, скоротити використання імпортних матеріалів, зменшити ступінь екологічного ризику.

ВИСНОВКИ

1. На основі термодинамічного опису перетворення колагену дерми на шкіру та його похідні в дисертації представлені теоретичне обґрунтування і вирішення проблеми створення наукових основ технологічних процесів виробництва шкіри та похідних колагену з запланованими властивостями готової продукції.

Проведені комплексні дослідження з використанням законів Гауса і Больцмана для опису термодинамічних ймовірностей стану колагену та поведінки адсорбованих хімічних матеріалів дали можливість сформулювати та математично виразити раніше невідомі закономірності і положення про перетворення колагену дерми.

2. З урахуванням зміненого рівняння Щукіна-Ребіндера такі найважливіші показники готових шкір як межа міцності при розтягуванні , подовження при розриві та формування об'єму дерми приведені до одного комплексного показника , що характеризує масу сегмента, який припадає на один зв'язок у структурі сухого колагену дерми. Комплексний показник зумовлений особливостями будови колагену й об'ємом М, що займає маса мінерального дубителя за місцем утворення термостійких зв'язків при дубленні . Об'єм, який займає маса дубителя (531-992 г/моль) в результаті взаємодії з колагеном за формою наближається до куба.

На основі термодинамічної залежності опису рухливості структурних елементів колагену як природної полімерної сполуки встановлена функціональна залежність виходу шкір по площі S з комплексним показником : .

Статистичний кореляційний аналіз нормативно-технічної та звітної документації шкіряної галузі, експериментальні дані та теоретичні розрахунки автора підтвердили достовірність існування цієї закономірності.

3. З урахуванням особливостей будови колагену вперше з'ясовано взаємозв'язок між розміром дубильних частинок і співвідношенням упорядкованої та неупорядкованої зон структури білка. Встановлено, що розмір термостійких зв'язків, утворених в процесі дублення, зумовлений об'ємом неупорядкованої зони структури колагену. Дано кількісну оцінку ролі функціональних груп колагену у формуванні структури дерми при дубленні. Взаємодія карбоксильних груп колагену з мінеральними дубителями позитивно впливає на збільшення формування об'єму та термостійкості шкір, а пептидних – негативно. Роль інших активних груп колагену зумовлена специфічністю мінеральних дубителів. В утвореному термостійкому зв'язку кожен атом металу має здатність взаємодіяти з функціональними групами колагену. Ця взаємодія виявляється при сушінні як завершальній стадії формування об'єму дерми. Методом ІЧ-спектроскопічного аналізу доведено, що така взаємодія комплексоутворювальних металів відбувається як із бічними аміно- та карбоксильними, так і з пептидними групами основного ланцюга. Кількість зв'язаних функціональних груп колагену зростає зі збільшенням розміру дубильних частинок. Спрямованість формування об'єму структури дерми в напрямку збільшення площі або товщини шкіри залежить від характеру взаємодії функціональних груп колагену, що беруть участь в утворенні термостійких зв'язків. Різними способами модифікації колагену встановлено, що блокування аміногруп, а також збільшення в структурі колагену дерми кількості карбоксильних та гуанідінових груп при дубленні основними солями хрому або сумішшю солей хрому, цирконію, алюмінію сприяє формуванню об'єму дерми в напрямку збільшення площі.

4. Математичний опис утворення термостійких зв'язків у структурі колагену дерми за аналогією з реакцією поліконденсації при утворенні високомолекулярних сполук дало можливість знайти ряд експериментально-теоретичних залежностей, що визначають подальші граничні значення характеристик мінеральних дубильних сполук та процесу дублення: основність мінерального дубителя, при якій ще можливе дублення, 63,1 %; максимальна довжина термостійкого зв'язку 2 нм; максимально можлива кількість атомів металу в одному термостійкому зв'язку 6 моль; максимально можлива температура зварювання обводненої дерми 129,60С.

5. Уперше розглянуто явище солюбілізації вуглеводнів у шкірі, як фактор, що визначає об'єм неупорядкованої зони структури колагену дерми та щільність упакування триспіральних спіралей в упорядкованій зоні. ІЧ-спектроскопічним методом дослідження доведено, що ущільнення структури колагену при солюбілізації є результатом взаємодії вуглеводнів з NH та CO групами пептидних зв'язків і бічних ланцюгів. Установлено, що в процесі солюбілізації бічні ланцюги колагену беруть участь більшою мірою, ніж групи основного поліпептидного ланцюга. Рівень взаємодії іонізованих карбоксильних груп з вуглеводнями достатній для забезпечення проникаючої здатності основних солей хрому в товщу дерми при хромемульсійному способі дублення.

6. Уперше розроблені уявлення про граничну поверхню між упорядкованою та неупорядкованою зонами структури колагену і процеси, що відбуваються на ній.

Математичний опис термодинамічного стану граничної поверхні та властивостей шкіри привів до виведення функціональної залежності виходу шкір по площі з дзета-потенціалом обводненого колагену у вигляді