Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ КОЖИ И МЕХА: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Посмотреть оригинал

ЖИРОВАНИЕ

Физико-химические основы жирования

Жирование кожевенного и мехового полуфабриката заключается во введении в дерму жирующих веществ, которые, адсорбируясь на поверхности структурных элементов дермы, а также располагаясь между ними, разделяют их и придают гибкость, мягкость и повышенную влагостойкость. Одновременно жирующие вещества увеличивают взаимное скольжение структурных элементов, облегчая ориентацию их под влиянием деформирующих усилий. В результате дерма приобретает повышенную прочность и пластичность.

Технологический процесс производства кожи и мехового полуфабриката построен таким образом, что жирование всегда предшествует сушке. Введенные в дерму жирующие вещества, располагаясь между структурными элементами коллагена, препятствуют взаимодействию активных центров смежных элементов белка и образованию избыточных поперечных связей с участием дубящих соединений. Все это приводит к снижению усадочных напряжений в структуре дермы, соответственно, к уменьшению необратимой усадки полуфабриката. Известно, что наибольшая усадка дермы происходит в процессе удаления влаги гидратации, которая располагается в самых мелких капиллярах структуры коллагена. Присутствие жировых веществ в этих капиллярах предотвращает склеивание их стенок, а значит, и необратимую усадку. Таким образом, равномерное распределение жирующих веществ в дерме обеспечивает снижение усадки, т.е. увеличение выхода площади полуфабриката, его высокую прочность, мягкость и пластичность.

Распределение жирующих веществ по слоям полуфабриката продолжается в ходе последующих отделочных операций, и особенно при пролежке, сушке и прессовании.

Эффективность жирования зависит от подбора жировых веществ, их количества, техники проведения процесса жирования. Различные по природе жировые вещества неодинаково влияют на жесткость, плотность, влагоемкость, прочность, износостойкость кожи и меха. Поэтому для придания коже и меху комплекса необходимых свойств обычно используют смеси различных жировых веществ.

В ходе эксплуатации изделий из кожи и меха жирующие вещества частично извлекаются. В результате ухудшается комплекс физико-механических свойств дермы, соответственно, снижается долговечность изделий. Стабильность эффекта жирования зависит от способа и интенсивности жирования и особенно от вида и свойств применяемых жирующих материалов. Выбор и расход последних зависит от вида сырья, назначения готовой продукции и способа дубления.

Жирующие вещества, применяемые в производстве кожи и меха, подразделяются на природные (жиры и масла), продукты их модификации и продукты переработки нефти, синтетические жирующие вещества.

Характеристика и свойства материалов для жирования кожи и меха Животные, растительные жиры, масла и продукты их модификации

К природным жирующим веществам относятся животные жиры и растительные масла. По происхождению животные жиры делятся на жиры наземных животных и жиры морских животных и рыб.

По химическому строению природные жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и жирных кислот (триглицериды), имеющие общую формулу

где R, Rj, R2 — радикалы жирных кислот.

Наиболее часто в образовании жиров участвуют:

— стеариновая

— пальмитиновая

— олеиновая

— линолевая

— линоленовая

— рицинолевая

Кислоты, образующие природные жиры, как правило, имеют неразветвленное строение и содержат четное число атомов углерода. Кроме триглицеридов, в природных жирах всегда присутствуют различные примеси: свободные жирные кислоты, моно- и диглицериды, фосфатиды, стеарины, витамины и др.

Жиры наземных животных имеют главным образом твердую консистенцию, они содержатся в тканях организма животных. К ним относятся говяжье, баранье и свиное сало и копытное масло. Триглицериды этих жиров содержат стеариновую, пальмитиновую, олеиновую и незначительное количество линоле- новой кислот.

Характерной особенностью жиров морских животных и рыб является наличие глицеридов высоконепредельных кислот (изомер линоленовой и других с четырьмя, пятью и шестью двойными связями). При нормальной температуре эти жиры находятся в жидком состоянии. Жиры морских животных и рыб известны под общим названием ворвани.

Растительные масла — природные продукты, добываемые из семени мякоти плодов различных растений и состоящие главным образом из глицеридов насыщенных и ненасыщенных высших одноосновных жирных кислот. При обычной температуре большинство из них находятся в жидком состоянии. Наибольшее применение для жирования находит касторовое (из семян клещевины) масло (в основном триглицерид рицинолевой кислоты) или его жирные кислоты, получаемые из отходов производства маслозаводов.

Модификация природных жиров и масел заключается во введении в их химическую структуру заряженных, функциональных групп, которые придают способность жирам и маслам не только эмульгироваться в воде, но и исполнять роль эмульгатора по отношению к ^модифицированным жирам.

Сульфатированные жиры и масла получают обработкой жирующего материала серным ангидридом, серной или хлор- сульфоновой кислотами. Основной реакцией, протекающей при сульфатировании, является присоединение группы -0S03H по месту двойной связи жирной кислоты. Если жирная кислота содержит гидроксильную группу (например, рицинолевая), то серная кислота присоединяется к ней, образуя сложный эфир. Сульфатированию подвергают касторовое масло, состоящее на 85% из глицеридов рицинолевой кислоты. Модифицированный продукт называют ализариновым маслом, его используют в качестве эмульгатора в жировых смесях, а также в композициях для покрывного крашения кож.

В результате омыления ализаринового масла гидроксидом натрия получают продукт (мыло монополь), обладающий устойчивостью к действию кислот и жесткой воды.

Свойства сульфатированной ворвани зависят от природы исходного продукта — натуральной ворвани. В результате суль- фатирования повышается вязкость жиров, снижается йодное число, соответственно, склонность к окислению, что положительно сказывается на эксплутационных свойствах кожи и меха.

При жировании кожевенного и мехового полуфабриката могут использоваться сульфатированные растительные масла (соевое, рапсовое) и жиры (свиной, говяжий), копытное масло.

Под сульфитированием (сульфированием) понимают введение в молекулу жира сульфогруппы -S03H, присоединяющейся непосредственно к углеродному атому путем замещения атома водорода или других атомов, или атомных групп. Сульфированию могут подвергаться как ворвани, так и синтетические жирные кислоты. Модифицированные таким образом жиры устойчивее к кислотам, чем сульфатированные.

Для сообщения натуральным жирам эмульгирующей способности их окисляют и хлорируют. В производстве кож используют свиной оксижир — хлорированное и этоксилированное свиное сало. В результате такой модификации йодное число натуральных жиров снижается.

К материалам для жирования кож и меха, полученным из продуктов переработки нефти, относят минеральные масла и парафин.

Минеральные масла получают после отгонки бензина, керосина (индустриальное масло И-12А и И-5А), тяжелого солярового масла (веретенное масло № 12 и 20). Минеральные масла не имеют сродства к дерме и поэтому равномерно распределяются в ней, используются как добавка (не более 20% для кож или в больших количествах при выделке меха) к жирующим композициям для повышения стабильности и предохранения животных жиров от окисления и омыления. Распределение жировых веществ по слоям полуфабриката продолжается в ходе последующих отделочных операций и особенно при пролежке, сушке и прессовании.

Парафины — смесь твердых предельных углеводородов, которые получается из высококипящих дистиллятов нефти и путем перегонки бурого угля и горючих сланцев. В зависимости от длины алифатической цепочки имеют температуру плавления от 38 до 52°С. Применяются в составе жировых смесей при жировании кож для низа обуви. Окисленный парафин имеет большее сродство к коже, чем исходный, используется также в производстве кож для низа обуви. Сульфированный парафин применяют в эмульсионном жировании кож для верха обуви.

Хлорированные парафины в зависимости от длины углеводородной цепочки и содержания атомов хлора (от 10 до 90% по отношению к общему количеству атомов водорода в молекуле) могут быть получены в жидком, вязком и твердом состояниях. Хлорированные парафины способны растворять твердые жиры и жирные кислоты, а также повышать устойчивость к действию света и бактерий.

С увеличением степени хлорирования повышается сродство хлорированных парафинов к дерме. В производстве кожи и меха используют хлорпарафины: парахлор ХП-250, ХП-470, П-470, ХП-30, ХП-20, ХП-13, ХП-600Б (содержание хлора 42%).

На основе хлорированных парафинов и фосфорсодержащих ПАВ получен препарат под названием «Хлопаракс Ф». Он рекомендуется для жирования мягких кож хромового дубления из различных видов сырья.

При окислении парафинов в присутствии катализаторов образуются синтетические жирные кислоты (СЖК), жирные спирты и альдегиды. Для кожевенной и меховой промышленности наибольший интерес представляют СЖК и жирные спирты. Первые нашли широкое применение для жирования кож всех видов. Продукт (жирамол), получающийся в результате омыления СЖК, состоит из аммиачных солей (не более 25%), неомыленных СЖК (не более 45%), неомыленного остатка окисленной массы и воды. Эта смесь является универсальным жирующим средством, содержащим одновременно жирующие и эмульгирующие компоненты.

Синтетический жир представляет собой этерифицирован- ный двухатомный спирт (этиленгликоль) СЖК с количеством атомов углерода от 12 до 22. Рекомендуется использовать его в производстве кож различного назначения.

Метиловые эфиры жирных кислот (С10—С18) получают из отходов производства акриламидов. Они представляют собой смесь эфиров с жирными кислотами, количество их в жировой смеси может доходить до 60—70% в пересчете на чистые жиры. Используют метиловые эфиры при жировании хромовых кож.

Жировые материалы на основе таллового масла обладают хорошими жирующими и эмульгирующими свойствами. Их получают из отходов целлюлозно-бумажной промышленности, при переработке хвойных и лиственных пород деревьев. Из побочных продуктов таллового масла выделяют смесь жирных и смоляных дитерпеновых кислот (С19Н29СООН), которые после сульфатирования используют для жирования.

В настоящее время кожевенная и меховая промышленность используют готовые к употреблению жирующие препараты, содержащие все необходимые для эмульсионного жирования компоненты: жирующую основу, эмульгаторы, стабилизаторы.

Поликс получают на базе хлорированных углеводородов и комплекса различных эмульгаторов; жирмэс — на базе эфиров и амидов карбоновых кислот и комплекса эмульгаторов. Поликс и жирмэс образуют устойчивые к действию электролитов водные эмульсии. Поэтому их можно использовать в процессах фазного жирования (в том числе на стадиях пикеле- вания, хромового дубления и додубливания). Аналогичным образом используют композиции: фаст — смесь синтетических и растительных жиров с анионактивными ПАВ; СМЖ — суль- фохлоридный жирующий материал на основе алифатических сульфохлорированных углеводородов и многоатомных спиртов; ВНИИЖ-1, основу которого составляет сульфированный рыбий жир.

При выборе композиции из жирующих реагентов для обработки мехового полуфабриката следует учитывать некоторые особенности процесса его жирования: большее сродство волосяного покрова по сравнению с кожевой тканью к гидрофобной составляющей жиров, высокие жидкостные коэффициенты и более низкие температуры. Для жирования мехового полуфабриката используют отечественные препараты «СМЭНС-КП» (на основе натуральных и синтетических жиров и комплексного эмульгатора, состоящего из сульфированных жиров и ионогенных ПАВ), «Универсал С» (на основе синтетических жировых веществ и специальных добавок), а также импортные препараты в большом ассортименте.

Для придания коже (кожевой ткани) требуемого комплекса физико-механических и водостойких свойств при жировании обычно используют смесь («букет») жиров различной природы. Например, при выработке кож для верха обуви из шкур крупного скота рекомендуется использовать смесь, состоящую из синтетического жира (50%), натурального (10%) и сульфированного рыбьего жиров (40%). В зависимости от качества сырья, технологии производства кожи (меха) состав смеси и природа жиров значительно варьируются.

При составлении жировой композиции необходимо обеспечить равномерное ее распределение в дерме, по возможности необходимую фиксацию, полноту и прожированность кожи (кожевой ткани) при минимальном расходе ПАВ.

Рынок вспомогательных материалов кожевенного и мехового производства предлагает большое количество жирующих препаратов, состоящих в основном из приведенных выше жиров, без указания их соотношения в смеси и конкретных данных по их природе. Приводятся лишь некоторые свойства готовой продукции, получаемой при использовании препарата. Выбор жирующих материалов основывается на оптимальном соотношении цена — качество готовой продукции.

В последнее время стали пользоваться спросом препараты, выполняющие функции не только жирования, но и крашения (СМХ-черный) или наполнения (ПЖС) и т.д. Особую роль играют жирующие композиции, придающие полуфабрикату повышенные гидрофобные свойства.

Эффективность гидрофобизации обусловлена соотношением между гидрофильными свойствами полярных групп и липофильными свойствами углеводородного радикала жирующих веществ. При увеличении степени сульфатирования, сульфирования, хлорирования или окисления жиров и масел и других углеводородов повышается их сродство к воде. Введение ПАВ в состав жировой композиции также способствует снижению гидрофобности полуфабриката. Следовательно, для получения водостойких кож или мехового велюра необходимо выбирать оптимальный расход и состав жирующей композиции.

Существуют специальные препараты и соответствующие технологические приемы, позволяющие придать готовой продукции устойчивые при эксплуатации водостойкие свойства.

Для постоянства эффекта гидрофобизации важно необратимое связывание вводимых реагентов с дермой. Считают, что фиксация модифицированных гидрофобных материалов дубленым полуфабрикатом осуществляется за счет взаимодействия гидрофильных групп, введенных в жирующие препараты, с комплексными соединениями хрома. Исходя из ряда сродства аддендов, можно сделать вывод, что наименьшим сродством к Сг(Ш) обладают С1~, далее следуют остатки -SO4-, -SOj, -COO- монокарбоновых кислот и максимальным сродством обладают карбоксильные группы дикарбоновых кислот.

Этим и объясняется эффективное использование янтарной кислоты

Устойчивый эффект гидрофобизации наблюдается также при введении в дубленный соединениями хрома и алюминия полуфабрикат синтетических жирных кислот (СЖК). Причем для усиления фиксации СЖК возможна дополнительная обработка полуфабриката (после жирования-гидрофобизации) неорганическими дубителями.

Гидрофобизацию проводят введением в дубленый полуфабрикат хромолана — раствора комплексного соединения хрома со стеариновой кислотой в изопропиловом спирте. Существует множество препаратов отечественного и импортного производства, действие которых основано на взаимодействии гидрофильной части гидрофобного реагента с дубящими соединениями.

Гидрофобизация с использованием синтетических полимеров будет рассмотрена в разделе «Додубливание и наполнение кожевенного и мехового полуфабриката».

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы