Основы высокочастотной плазменной обработки пористых тел. Создание технологии отмочно-зольных процессов производства кожи с применением потока низкотемпературной плазмы пониженного давления, с целью получения кожевенного полуфабриката из шкур индейки.
Аннотация к работе
При пошиве верхней одежды, особенно в эксклюзивных дизайнерских моделях, наряду с традиционными и масштабно выпускаемыми видами, используются и кожи редких экзотических животных. Одежда из экзотических видов животных, таких как крокодил, питон, страус, индейка, анаконда, аллигатор, кайман, угорь, игуана, скат, подводная змея, кожа рыбы (осетр, сазан, семга, щука), олень, лось и др. прочно вошла в современную моду. Возможности использования кожи страуса с области спины и грудной части птиц практически безграничны: куртки, плащи, юбки, жакеты, головные уборы, перчатки, портфели, сумки, обувь, ремни, обивка мебели, обивка автомобилей - далеко не полный перечень производимых из нее товаров. Кожа страуса с ног птицы имеет свою неповторимую чешуйчатую фактуру и идеально подходит для изготовления обуви, ремней, сумок и прочих аксессуаров, включая отделку автомобиля. Количество фолликул на коже является, практически, постоянной величиной, поэтому птица, с более компактным телосложением, обеспечивают лучшее качество кожи.Газоразрядная плазма, которая реализуется при низких давлениях - это частично ионизованный газ (степень ионизации меньше 10-4), в котором концентрация заряженных частиц (электронов, положительных и отрицательных ионов), достаточная для обеспечения квазинейтральности, поддерживается за счет ионизации атомов и молекул плазмообразующего газа ударами электронов, ускоряемых во внешнем электрическом поле. Ввиду большого различия в массах заряженных частиц энергию от внешнего поля приобретают преимущественно электроны. Их столкновения с частицами плазмообразующего газа приводят к ионизации (образованию электрона и положительного иона), и условием стационарного существования плазмы является равенство скоростей образования и гибели заряженных частиц. Поскольку энергия ионизации молекулы превышает энергию возбуждения любых ее внутренних степеней свободы, то в плазме одновременно происходят образование вращательно-, колебательно-и электронно-возбужденных состояний молекул, в том числе и излучающих, а также их распад (диссоциация). Таким образом, плазма представляет широкий набор химически активных частиц, источником образования которых является не тепловая, как в классических технологических процессах, энергия, а энергия внешнего электрического поля.Наибольший вклад в объемную модификацию пористых материалов при обработке их неравновесной низкотемпературной плазмой могут вносить следующие процессы: передача кинетической энергии, приобретенной ионами в слое положительного заряда (СПЗ), рекомбинация ионов, дезактивация возбужденных атомов на поверхности, тепловой поток. Образец материала, помещенный в поток ВЧ-плазмы пониженного давления, представляет собой дополнительный электрод, поэтому процесс взаимодействия плазмы с материалом можно описать, используя понятия и результаты теории приэлектродных зон. Размер пор в данном материале сравним с длиной свободного пробега электронов и ионов, которая при вышеуказанных параметрах плазмы составляет ~ 1 мкм. В течение остального времени периода колебаний электронного облака за счет рекомбинации электронов с бомбардирующими поверхность ионами заряд этой стороны плоского образца постепенно уменьшается до некоторого минимального значения. Таким образом, можно предположить, что пора обрабатываемого полимерного материала, помещенного в ВЧЕ-разряд, представляет собой дополнительный («встроенный») разрядный объем ВЧЕ-типа (близкий по параметрам к ВЧЕ-разряду с изолированными электродами).В отличие от других видов неравновесной низкотемпературной плазмы, обработка с помощью ВЧ плазмы пониженного давления позволяет производить объемную модификацию пористых тел, в результате чего происходят такие изменения физико-механических характеристик, которые получить другими методами невозможно. Обработка ВЧ плазмой пониженного давления позволяет улучшить одновременно несколько свойств материала, не ухудшая остальные свойства. Воздействие плазмы на материал осуществляется в результате ряда сложных, взаимосвязанных процессов обмена частиц плазмы с атомами обрабатываемого тела. При плазменной обработке происходит взаимодействие материалов с активными и неактивными частицами плазмы, имеющими высокую кинетическую или потенциальную энергию. Взаимодействие таких частиц с обрабатываемым материалом ведет к формированию химических соединений.Соединительнотканный слой кожи подразделяется на тонкую, но довольно плотную собственно кожу, в которой проходят кровеносные сосуды, укреплены окончания контурных перьев и расположены пучки гладких мускульных волокон, меняющих положение перьев, и подкожную клетчатку - рыхлый слой, непосредственно прилегающий к туловищной мускулатуре; в нем откладываются запасы жира. Единственная кожная железа птиц-копчиковая - лежит на хвостовых позвонках. Она вырабатывает жироподобный секрет, выделяющийся через протоки, когда птицы надавливают на железу клювом.Автором статьи [13] показано влияние неравновесной низкотемпературной плазмы на подготовительные процессы производства
План
Содержание
Реферат
Основные условные обозначения и сокращения
Введение
1. Аналитический обзор
1.1 Низкотемпературная плазма и ее характеристики
1.2 Объемная модификация пористых полимерных материалов в ВЧЕ-разряде пониженного давления
1.3 Основы высокочастотной плазменной обработки пористых тел
1.4 Особенности структуры кожевенных материалов из шкур птиц
1.5 Анализ работ, связанных с исследованием шкур птиц в подготовительных процессах производства кожи
1.6 Выбор направления исследования
2. Методы и объекты исследования
2.1 Выбор и характеристика объектов исследований
2.2 Выбор шкур индеек для исследования
2.3 Выбор методов исследований
2.4 Методика подготовительных процессов производства кожи из шкур индейки
3. ВЧ плазменная обработка материалов с волокнисто пористой структурой
3.1 Плазменная установка для обработки волокнистых материалов
3.2 Режимы обработки НТП шкурок индеек перед подготовительными процессами производства кожи
4. Результаты исследований
4.1 Определение температуры сваривания шкурок индейки
4.2 Определение содержание влаги шкурок индейки
4.3 Статистическая обработка данных
4.4 Исследование структуры дермы шкурок индейки до и после обработки ННТП
Вывод
Список использованных источников
Введение
При пошиве верхней одежды, особенно в эксклюзивных дизайнерских моделях, наряду с традиционными и масштабно выпускаемыми видами, используются и кожи редких экзотических животных. Такой материал производится штучно, небольшими партиями, а вещи, изготовленные из него, стоят намного дороже, чем товары массового производства.
Одежда из экзотических видов животных, таких как крокодил, питон, страус, индейка, анаконда, аллигатор, кайман, угорь, игуана, скат, подводная змея, кожа рыбы (осетр, сазан, семга, щука), олень, лось и др. прочно вошла в современную моду. Многие современные дизайнеры, например, Hermes, Dior, Versace, Dolce & Gabbana и др., в своих коллекциях используют изумительно привлекательную своей структурой натуральную кожу экзотических животных.
В последнее время все больше и больше людей в нашей стране взялись за разведение индеек, с целью получения от них высококачественного мяса, шкуры и перьев. Шкуры индейки по своему составу и свойствам схожи с кожей страуса.
Все большей популярностью у дизайнеров со всего мира пользуется редкая и экзотическая кожа страуса. Уникальная фактура, мягкость и гибкость страусиной кожи делают ее отличным материалом для одежного, обувного и галантерейного производства.
Возможности использования кожи страуса с области спины и грудной части птиц практически безграничны: куртки, плащи, юбки, жакеты, головные уборы, перчатки, портфели, сумки, обувь, ремни, обивка мебели, обивка автомобилей - далеко не полный перечень производимых из нее товаров. Средняя площадь шкуры страуса составляет 0,7 - 1,5 м2 в зависимости от размера птицы. Кожа страуса с ног птицы имеет свою неповторимую чешуйчатую фактуру и идеально подходит для изготовления обуви, ремней, сумок и прочих аксессуаров, включая отделку автомобиля. Кожа страуса со спинной и грудной области имеет гладкую поверхность с характерными мешочками - фолликулами, образующимися у основания ствола пера. Количество фолликул на коже является, практически, постоянной величиной, поэтому птица, с более компактным телосложением, обеспечивают лучшее качество кожи. Кожа страусов легко отличить от подделки, поскольку имитированные фолликулы не возвышаются над поверхностью кожи и не издают характерного скрипа, который слышен, если поглаживать настоящую кожу кончиками пальцев. Страусиная кожа относится к продуктам наивысшего качества и в последнее время с успехом вытесняет с рынка кожи животных, занесенных в список охраняемых.
Низкотемпературная плазменная (НТП) модификация является активно развивающимся направлением современного материаловедения. Плазменные технологии позволяют осуществить преобразования микроструктуры и химического состава материалов [1]. Эффективность плазмы ВЧ разряда пониженного давления в качестве инструмента модификации материала биологического происхождения обусловлена особенностями процессов, протекающих в разряде и стоит отметить, что в ходе обработки осуществляется не только поверхностная, но и объемная модификация[2].
В проведенных работах [3, 4] установлено, что под воздействием плазменной обработки происходит увеличение суммарной пористости материала, за счет интенсивного воздействия ВЧ плазмы пониженного давления на внешнюю поверхность и внутренний объем пор.
Современные кожи производятся в соответствии с точными техническими спецификациями и заранее известными конечными требованиями. При этом важную роль играет выпуск высококачественных артикулов за максимально короткий промежуток времени, при минимальных материальных, трудо- и энергозатратах, чтобы обеспечить экономическую эффективность производства и конкурентоспособную цену на готовую кожу. Характерной особенностью кожевенного материала, является его волокнистая капиллярно-пористая структура.
Традиционные методы обработок капиллярно-пористых высокомолекулярных материалов осуществляются с использованием химических реагентов, что ведет к загрязнению окружающей среды. Кроме того они не удовлетворяют требованиям к потребительским свойствам натуральных капиллярно-пористых материалов легкой промышленности.
В качестве альтернативы механическим, физическим, химическим и биохимическим методам улучшения качества капиллярно-пористых тел особое положение приобретает воздействие низкотемпературной плазмы. С ее помощью можно решить ряд задач: - придать поверхности полимерных материалов адгезионные свойства, необходимые для нанесения покрывных композиций;
- улучшить технологические и потребительские свойства кожи (регулировать гидрофильность, увеличить грязеотталкивание, уменьшить усадку, отдушистость и т.д.);
- удалить органические соединения;
- улучшить физико-механические свойства кожи.
Таким образом плазменная обработка обладает целым рядом достоинств и является самым перспективным и эффективным методом улучшения качества капиллярно-пористых тел[2, с.45].
Работа направлена на решение актуальной проблемы создания технологии отмочно-зольных процессов производства кожи с применением потока низкотемпературной плазмы пониженного давления, с целью получения кожевенного полуфабриката из шкур индейки, обладающего улучшенными технологическими и потребительскими свойствами.