ГИДРОФОБНАЯ ОБРАБОТКА БАХТАРМЯНОЙ СТОРОНЫ ОБРАЗЦОВ КОЖИ ХРОМОВОГО ДУБЛЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

Данное исследование посвящено изучению эффективности гидрофобизирующих композиций на основе поливинилэтинилдигидрокси-хлорсилана для обуви из кожи хромового дубления. Показано, что модификация структурных элементов поверхности позволяет изменить режим смачивания материала – от гомогенного к гетерогенному, и способствует повышению влагостойкости обуви.

ABSTRACT

This study is devoted to studying the effectiveness of water-repellent compositions based on polyvinylethynyldihydroxychlorosilane for shoes made of chrome-tanned leather. It has been shown that modification of the structural elements of the surface makes it possible to change the wetting mode of the material - from homogeneous to heterogeneous, and helps to increase the moisture resistance of shoes.

Ключевые слова: намокаемость, водостойкость, водопроницаемости, водопромокаемости, влагостойкость, износостойкость.

Keywords: wetness, water resistance, water permeability, water permeability, moisture resistance, wear resistance.

Введение

Расширение производства высококачественных изделий специального назначения в настоящее время весьма, актуально. Поскольку использование изделий в экстремальных условиях внешней среды требует обеспечения высокого уровня защиты в течении всего срока эксплуатации. Следовательно, одной из наиболее важных задач кожевенно-обувной промышленности является расширение ассортимента высококачественных кож для верха обуви, в том числе кож повышенной водостойкости.

Повышенная намокаемость хромовой кожи для верха обуви является основным ее недостатком, тормозящим повышение износоустойчивости. Поэтому в последние годы интенсивно ведутся исследования по разработке эффективных методов повышения водостойкости кожи для снижения ее водопроницаемости и водопромокаемости кожи в динамических условиях, сохраняя ее гигиенические свойства. Кроме того, ведутся также поиски доступных и экономически выгодных материалов, улучшающих гидрофобность кожи и ее потребительские характеристики. [1-3].

Одной из причин быстрого изнашивания обуви из кож хромового дубления является промокание материала верха и последующая его сушка. Цикличность и многократность этих процессов способствует короблению верха обуви, уменьшению пластичности материала и снижению деформируемости. Как следствие, на поверхности кожи образуются малопривлекательные складки, трещины, разводы, а сама обувь теряет форму. Один из способов повышения эксплуатационных свойств обуви из кож хромового дубления – его гидрофобная обработка.

Результаты и обсуждение

Цель исследования - влияние гидрофобных составов на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилана на влагостойкость кожи верха обуви.

Испытаниям подвергали кожи для верха обуви (ГОСТ 939-88).

Мо­дификацию поверхности проводили используя такие гидрофобизаторы. как гидрофобизирующие композиции на основе ПВЭДГОХС, полиэтилгидросилоксан и исходный не гидрофобизированные.

Методики обработки материалов и измерения их характеристик описаны в работе Низамова З.К., Полухина Л.М., Серенко О.А. [4-5].

Кожа хромового дубления широко используется в производстве повседневной обуви (мужской, женской).

Преимуществами этого материала являются легкость в уходе и хорошая воздухопроницаемость; к недостаткам можно отнести низкую влаго- и износостойкость.

Настоящая работа является продолжением по исследование свойств композитов на основе ПВЭДГОХС, возможности их использования в составе композиций на основе кремнийорганических соединений с целью улучшения гидрофобных свойств.

 Все исследования проводили на опытных образцах I II III IV (из чепрачной части) кож яловка хромового дубления, выработанных по типовой методике и  методом ассиметрической бахромы. [6-7].

Контрольные образцы V обрабатывали гидрофобизирующими композициями полиэтилгидросилоксана.

Опытные образцы обрабатывали (при и без нагревания) 30 %-ными растворами композиций (расход 3 мл на 1 дм² кожи) на основе кремнийорганических соединений выше указанных составов (масс.%). Гидрофобизирующий состав равномерно наносили на бахтармяную поверхность образцов кож. Затем их выдерживали на воздухе в течение 2 ч и сушили в термошкафу 2 ч при температуре 55-60 °С.

В дальнейшем образцы выдерживали на воздухе в течение 3,10,30 суток. Обработали без нагревания (образцы 1-й, 2-й, 3-й, 4-й,) и предварительным нагреванием c этими составами (образцы 6-й, 7-й, 8-й, 9-й).

Затем определяли водостойкие свойства образцов всех кож по водопромокаемости в динамических условиях на приборе ПВД-2 (ГОСТ 938.22–71 «Метод определения водопромокаемости в динамических условиях» и 2-часовой намокаемости. [8-10].

Эталоном служили контрольные образцы кож, обработанные кремнийорганической композицией 5-й – полиэтилгидросилоксан. Результаты исследований представлены также на рис. 1.

Рисунок 1. кривые 1, 2, 3, 4 опытный и кривая 5 – контрольный образец Зависимость от продолжительности пролежки водопромокаемости в динамических условиях образцов кож, обработанных без нагревания

Рисунок 2. Кривые 6, 7, 8, 9 опытный, кривая 5 – контрольный образец. Зависимости от продолжительности пролежки водопромокаемости в динамических условиях образцов кож, обработанных при нагревании

Оказалось, III вариант образцов является наиболее эффективным при гидрофобной обработке кож. По сравнению с контрольными кожами водонепромокаемость в динамических уcловиях увеличилась в 3-3,5 раза (рис. 1.., кривые 1,2,3,4).

Результаты обработки кож гидрофобизирующей композицией IIIв при нагревании, показали, что водонепромокаемость в динамических условиях увеличилась в 2,5 раза, а с соединением IV приблизительно в 3 раза (см. таблицу 1.. соответственно образцы 1-й и 2-й), в то время, как применение в составе композиции соединения II оказалось менее эффективным, однако более чем в 2 раза выше показателя водостойкости в динамических условиях для контрольных образцов кожи.

Таким образом, из исследуемых композитов наиболее активным является соединение III (несколько уступают ему соединения I и II) и менее эффективным – соединение IV. В то же время водостойкие свойства кож, обработанных композицией, содержащей соединения III,IV выше, чем в случае применения композиции I,II, без нагревания (таблица1.)

Таблица 1.

Водостойкие свойства кож

Примечание. В таблице 1 приведены 1–4й образцы обработаны без нагревания, 6 – 9й образцы обработаны при нагревании 55-60 ⁰С, 5 – контрольный образец

Степень сохранения свойств водостойкости кожи определяли также по показателю 2-часовой намокаемости при многократном испытании в цикле сушка – пролежка – намокание. Намокаемость определяли в течение               10 циклов. Результаты представлены на рис. 3.

Рисунок 3. Зависимости от количества циклов намокания – сушка 2-часовой намокаемости опытных образцов кож, обработанных без нагревания (кривые 1, 2, 3, 4) и при нагревании (кривые 6, 7, 8, 9), кривая 5 – контрольный образец

Для всех образцов кож показатель 2-часовой намокаемости уменьшается в течение первых двух-трех циклов, оставаясь в дальнейшем практически неизменным. Лучшие результаты по 2-часовой намокаемости получены на коже, обработанной композицией, включающей в свой состав соединение III (рис. 3. кривые 2, 3). Таким образом, предложенные компоненты на основе поливинилэтинилдигидроксихлорсилана, входящие в состав композиции для гидрофобной обработки кож, оказались более активными, чем применявшийся ранее полиэтилгидросилоксан.

Для качественной оценки состояния исследуемых структур на электронном сканирующем микроскопе изучали свойства гидрофобизированных кож (образцы готовили в виде срезов и реплик). Размер поверхности образца 3x4 мм.

Перед исследованием на микроскопе образцы кож напыляли в вакууме тонким слоем хрома или угля для стекания статического электричества. Картину структуры рассматривали на флуоресцирующем экране, полученное изображение фотографировали. Рис. 4.

Рисунок 4. I-IV опытные варианты, V-контрольный, VI- не обработанной вариант кожи. Микроскопические фотоснимки образцов кожи

При использовании композиции, IV варианта и V варианта наблюдаются частично слипшиеся волокна. При этом волокна более свободные в случае применения вариант I, чем при использовании варианта II. В этом случае имеет место набухание волокон, в результате чего они становятся округлыми, наблюдается их слипание, однако просветы между волокнами по сравнению с обработанной кожей III IV V варианта изменяются сравнительно мало. Это позволяет предположить, что гидрофобные свойства улучшаются в результате химического взаимодействия, происходящего с отдельными волокнами, а не межволоконного взаимодействия. Наиболее эффективными гидрофобизаторами являются на основе ПВЭДГОХС. В зависимости от исходных полиэтилгидросилоксаном, используемых для конденсации, получают продукты с различным содержанием водорода у атома кремния и разной реакционной способностью.

Принцип методики гидрофобизации готовых кож с естественной лицевой поверхностью основан на обработке ее с бахтармяной стороны гидрофобизирующие композиции.

Исследование водостойких свойств кож проводили не показателям водопромокаемости в динамических условиях и 2-часовой влагоемкости.

Для выявления сшивающей роли гидрофобизирующие композиции на основе ПВЭДГОХС в процессе гидрофобизации кожи проводили сравнительный анализ водостойких свойств контрольных кож, обработанных на основе кремнийорганических соединений в указанных выше составов (масс.%)

На образцы кожи при помощи щеткой по бахтарме наносили гидрофобизирующую композицию. После этого производили подсушку при температуре 50-55⁰С в течение 60-90 мин.

Таблица 2.

После пролежки в течение 3,10,30 суток определяли водостойкие свойства образцов кожи (табл. 2.)

Как видно из приведенных в табл.2. данных, гидрофобизация кожи композицией на основе ПВЭДГОХС позволяет во всех случаях значительно увеличить водостойкость в динамических условиях и уменьшить показатель 2-часовой влагоемкости.

На основании проведенной работы и полученных сравнительных данных кожевенном заводе были проверены различные составы гидрофобизирующие композиции на основе ПВЭДГОХС. Для обработки были отобраны яловка, выработанные по методике указанного завода. [11-13]. Нанесение гидрофобизирующей композиции проводили в нитрокамере распылителем при давлении (2-3) 10⁵ Па по бахтарме. Далее проводили подсушку кож в сушильной камере при температуре 50-55°С в течение 0,5-1 ч.

Полученные результаты по водопромокаемости в динамических условиях позволяют сделать вывод о том, что применение исследованных составов с различными функциональными группами для обработки кожи способствовало увеличению показателя водопромокаемости по сравнению с тем же показателем для контрольных и необработанной кожи.

Поэтому оптимальными с точки зрения достижения необходимого показателя водопромокаемости в динамических условиях являются состав III варианта, %.

На основании полученных данных на кожевенном заводе была проведена опытно-промышленная проверка методики гидрофобизации кож хромового дублания композициями на основе ПВЭДГОХС указанного выше состава. По полученным данным показатель водопромокаемости в динамических условиях всех обработанных образцов более 45 мин, что превышает показатель ОСТ 17-2 -83 «Кожа для верха обуви». [14-15].

При гидрофобной обработке кож лучшие показатели водопромокаемости в динамических условиях проявили композиции, содержащие вещества III и IV. Необходимо отметить также, что, по данным электронной микроскопии, в случае использования композиций, содержащих эти вещества, наблюдается более свободное расположение волокон.

Полученные результаты позволяют объяснить, почему предложенная гидрофобная обработка практически не оказывает влияния на физико-механические и гигиенические свойства кож.

Выводы

1. Полученные результаты проведенных исследований свидетельствуют о перспективности применения гидрофобной обработки кож в составе композиции. Установлено, что предложенная обработка кож композицией приводит к заметному улучшению водостойких свойств кожи во времени без ухудшения ее гигиенических свойств.
2. Приведенные данные позволяют сделать вывод, что после гидрофобной обработки гидрофобизирующими композициями на основе ПВЭДГОХС водостойкие свойства кожевенных материалов значительно улучшаются.
3. Обработка кож хромового дубления (яловка) различными составами на основе ПВЭДГОХС позволяет значительно повысить водостойкие свойства этого вида кож.

Список литературы:

1. Kadirov T.J., Amirsaidov, T. E. Ruziev, R. R. Crosslinking agents based on acrylic derivatives in leather processing technology // Journal of the American Leather Chemists Association, vol. XCVII . 2003 № 9. - Р. 371-372.
2. Тошев А.Ю., Кадиров Т.Ж., Рузиев P.P. «Способ отделки поверхности кожи» Патент РУз. IAP 03517 Ихтиролар, Расмий ахборотнома 15.10.2007.№ 11, С.30-34.
3. Ахмедов В.Н., Кадиров Т.Ж., Тошев А.Ю. Технологические возможности получения новых кремнийорганических моно(поли)меров на основе винилэтинилтрихлорсилана. // Ж. Химическая промышленность. Санкт-Петербург. 2009. №7, LXXXVI. т.86. С- 379-382.
4. Низамова, З.К. Повышение эксплуатационных свойств материалов для верха обуви методом поверхностной обработки  [Текст] / Низамова З.К., На правах рукописи Низамова З. Полунина. Л. М., Евсюкова Н.В., Серенко О.А. - Материалы международной научной конференции "Новое в технике и технологии текстильно» и легкой промышленности». 2011. Витебск. С. 89-90. (0.06 пл., авторский вклад 0.03 пл.)
5. Низамова З.К., Полухила Л.М., Серенко О.А. Исследование влияния гидро­фобной обработки материалов верха обуви на стойкость к истиранию /Текст/
6. Лангмайер Ф., Младек М. Гигиенические свойства материалов для верха обуви и их влияние на комфортность. – Обувная промышленность. М., ЦНИИТЭИлегпром, 1979, № 8, С.18-22.
7. Головтеева А.А., Куциди Д.А., Санкин Л.Б. Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха.- М.: Легпромбытиздат, 1987 .- С.311-315.
8. Методы испытания хромовых кож для верха обуви. — М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1972. -С. 38-48.
9. Зайончковский А. Д. и др. О факторах, определяющих гигиенические свойства обуви и искусственной кожи / Зайончковский А. Д., Краснов Б. Я., Саутин А. И., Бернштейн М. X. – Сборник научных трудов ВНИИПИКа, 1977, № 4, С. 59-62.
10. Зурабян К.М. Справочник кожевника. (Cырье и материалы).-М.:Легкая и пищевая пром-сть, 1984 .- С.384-389.
11. Ахмедов В.Н. Получение, свойства и технология элементоорганических полимерных гидрофобизаторов для отделки кож. Дисс. . … канд.техн. наук. Ташкент. 2011. С.121-127
12. Ахмедов В.Н., Джураев А.М., Тошев А.Ю., Кадиров Т.Ж., Рамазонов Б.Г., Худанов У.О. Исследование этилгидросилоксанового полимера в процессе пленкообразования акриловых латексов для кож.// Узбекский химический журнал. 2008. № 1. - С 27-31.
13. Кадиров Т.Ж., Рамазонов Б.Г., Ахмедов В.Н., Тошев А.Ю., Джалилов А.Т., Худанов У.О., Тоджиходжаев З.А., Джураев А.М. и др. «Пенетратор для отделки кож» Патент РУз. IAP 04089. Официальный бллетень №1 (105), 29.01.2010. - С.40-41.
14. Djuraev A.M., Kodirov T.J., Toshev A.Yu., Influence of solar radiation insolation precipitation on hydrophobized leather for shoe uppers. Leather and Footwear Journal 21 (2021) 3pp.159-171.
15. Djuraev A.M., Kodirov T.J., Toshev A.Yu., Sodikov N. Diffusion of a hydrophobisis in the structure of chrome skin and the influenct of them on hygienic properties. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 839 (2021) 042067. pp. 1-12.
16. Djuraev A.M., Kodirov T.J., Juraeva G.А. Influence of sorption and vapor permeability in providing normal conditions when operating hydrophobized footwtar. A ES ISSN/ 2096-3246 October, 2022, Volume 54, Issue 02. pp. 3005-3015.