ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ КОЖИ ИЗ ШКУР РЕЧНЫХ РЫБ

INCREASE DURABILITY OF LEATHER FROM THE SKINS OF FRESHWATER FISH

Gulnaz Rakhmatullina

doctor of technical sciences, professor of department рlasma-chemical nanotechnology and macromolecular materials, docent of State educational institution of higher education “Kazan national research technological university”,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

Rustem Akhverdiev

candidate of technical sciences, docent of department higher mathematics, docent of State educational institution of higher education “Kazan national research technological university”,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

Valentina Tikhonova

candidate of technical sciences, docent of department plasma-chemical nanotechnology and macromolecular materials, docent of State educational institution of higher education “Kazan national research technological university”,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

Daria Nizamova

master of department plasma-chemical nanotechnology and macromolecular materials of State educational institution of higher education “Kazan national research technological university”,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

Alexander Matveev

master of department engineering ecology of State educational institution of higher education “Kazan national research technological university”,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты по увеличению прочности кожи из шкур речных рыб сазана и судака до 30 %. Установлено, что улучшение прочностных свойств кожи связано с плазменной модификацией внутренней поверхности пор, и как следствие перераспределеним и усреденением их во всем объме материала, в результате чего, процесс дубления происходит более равномерно.

ABSTRACT

The article presents the results of the skin to increase the strength of the river fish skins carp and pike-perch up to 30 %. It is found that the improvement of the strength properties of the skin associated with a modification of the plasma inside surface of the pores, and as a consequence of the redistribution and averaging over the entire volume of the material, as a result, the tanning process takes place more evenly.

Ключевые слова: шкуры сазана и судака; низкотемпературная плазма; увеличение прочности.

Keywords: the skins of carp and perch; nonequilibrium plasma; an increase in strength.

По своим физико-механическим и гигиеническим свойствам изделия из рыбьей кожи особенные, например, обувь более ноская и удобная, чем обычная. Она долго не портится и не стареет, т. к. ее структура почти не пропускает воду. Изделия из рыбьей кожи можно стирать без ущерба для их внешнего вида, что невозможно для любых других кожаных вещей.

В данной работе в качестве объектов исследования рассматривали полуфабрикаты из шкур судака и сазана после процесса дубления. Шкура речных рыб состоит из трёх основных слоев: эпидермис, дерма, подкожная клетчатка [2, с. 56]. Эпидермис относительно тонкий, сложен из нескольких слоев клеток и относительно слабо связан с дермой. Существенное отличие эпидермиса шкур рыбы и млекопитающих состоит в отсутствии рогового слоя: эпидермис рыбьей шкуры сложен из живых клеток по всему объему, в то время как эпидермис шкур млекопитающих (а также рептилий и птиц) имеет на поверхности слой омертвевших – ороговевших клеток. Отличие строения шкуры сазана и судака состоит в том, что у сазана шкура толще, чем у судака. Также сазан имеет более крупные чешуйки относительно шкуры судака.

Исследованию подвергались контрольные образцы и опытные. Опытные образцы обрабатывались низкотемпературной плазмой в сырье перед процессом отмоки в наилучших режимах определенных ранее [1, с. 6]. Плазмой считается частично ионизованный газ [3, с. 167]. Поверхность кожевенного материала характеризуется наличием открытых и закрытых пор. Ионы из плазмы проникают в материал на глубину до нескольких микрометров. При попадании высокоэнергетичных ионов, обладающих достаточно большой массой, в открытую пору и последующем движении их от поверхности вглубь капиллярно-пористого материала эти заряженные частицы разрывают от нескольких десятков прочных ковалентных связей до нескольких сотен и тысяч слабых межмолекулярных связей в структуре материала. При этом происходят сложные процессы гашения кинетической энергии и рекомбинации ионов, высвобождения новых заряженных частиц и, как следствие, модификации внутренней поверхности пор и кожевенного материала в целом.

Контрольные и опытные образцы кожи из шкур сазана и судака исследовались на механические свойства: прочность на разрыв и удлинение по ГОСТу 938.11-69. Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Механические показатели кож из шкур сазана и судака

По данным таблицы 1 видно, что опытные образцы, обработанные плазмой, превосходят контрольные по показателю прочности на 27 % у сазана и на 34 % у судака, что говорит о хороших эксплуатационных свойствах готовой кожи, модифицированной плазмой.

Представило интерес исследовать структуру дермы кожи из шкур сазана и судака после процесса дубления опытных и контрольных образцов. На рисунках 1, 2, 3 и 4 представлены микрофотографии срезов кожи из шкур сазана и судака после дубления.

Рисунок 1. Микрофотография среза контрольного образца шкуры сазана после процесса дубления (увеличение в 432 раза)

Рисунок 2. Микрофотография среза опытного образца шкуры сазана после процесса дубления (увеличение в 432 раза)

Рисунок 3. Микрофотография среза контрольного образца шкуры судака после процесса дубления (увеличение в 432 раза)

Рисунок 4. Микрофотография среза опытного образца шкуры судака после процесса дубления (увеличение в 432 раза)

Сравнительный анализ срезов контрольных и опытных образцов показал, что модифицированные образцы (рис. 2 и рис. 4) имеют объемную, более «сшитую» структуру, равномерную по всей толщине.

Дерма шкур рыб образована переплетением коллагеновых и эластиновых волокон, которые имеют вид «матраса». Основу дермы составляют ряды правильно параллельно расположенных тонких извилистых волокон по типу утка, причем параллельно идущие волокна скреплены толстыми, перпендикулярно расположенными коллагеновыми волокнами. Подробное строение можно увидеть на рисунках 1, 2, 3, 4, причем у образцов, обработанных плазмой, такое строение сохранилось отчетливее. Также после обработки плазмой усредняются поры, за счет чего дубление прошло равномерно по всей толщине кожи, вследствие чего увеличилась её прочность.

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. плазменная модификация сырья приводит к увеличеию прочностных характеристик кож из шкур рыб до 30 %;
2. микрофотографии срезов кожи сазана и судака показали, что обработка неравновесной низкотемпературной плазмой идет во всем объеме дермы исследуемых материалов.

Список литературы:

1. Абдуллиня И.Ш., Тихонова В.П., Рахматуллина Г.Р., Ахвердиев Р.Ф., Артемьева О.В., Фадеев А.О. Выбор режима плазменной обработки шкур речных рыб перед подготовительными процессами производства кожи // Вестник Казанского Технологического университета. – 2013. – № 8. – С. 56–58.
2. Киладзе А.Б. Товароведная характеристика и оценка показателей качества шкур атлантического лосося как нового вида кожевенного сырья: Автореф. дис. канд. техн. наук. – М., 2008. – 18 с.
3. Рахматуллина Г.Р. Научно-технологические основы покрывного крашения кож с применением неравновесной низкотемпературной плазмы: дис. д-р техн. наук. – Казань, 2010. – С. 167.