1.2. Вибір та обґрунтування методики виробництва

Шкіряне виробництво передбачає переробку широкого асортименту сировини. Шкури відрізняються за розміром, товщиною, зажиреністю, щільністю, характером волосяного покриву. Згідно з стандартами шкіряну сировину сортують залежно від виду та маси шкур. Це дає змогу застосовувати єдині прийоми та загальну технологічну схему побудови технологічного процесу залежно від цільового призначення шкіри та виходу хутра. Виробничий процес умовно можна поділити так: відмочувально–зольні, переддубильно-дубильніі та фарбувально- жирувальніпроцеси, комплектування виробничих партій, дублення шкіри та вичинка хутра, оздоблення напівфабрикату.

Проектом передбачено виконання ряду рідинних та механічних обробок, які сприяють досягненню напівфабрикатом необхідних властивостей.

Сировина, що проходить переробку містить в собі консервувальні речовини та забруднення. Під час підготовчих процесів і операцій шкури приводять в придатний стан для подальшої обробки і видаляють з них ті складові частини, які не використовують у шкіряно – хутровому виробництві [1].

Залежно від того, які шкіри обробляються та для чого їх застосовуватимуть, існує безліч методик по їх виробництву. Згідно з завданням (виробництво шкір для верху взуття з підвищеною водостійкістю) обрали відповідну методику, в якій присутні такі операції :

Промивка застосовується для того, щоб змити з сировини бруд, залишки солі, що застосовуються для консервування. Промивку виконують у барабанні при постійному обертанні.

Відмочування виконують після промивки сировини. Метою відмочування є приведення шкури в стан близький до парного як за ступенем обводнення так і за мікроструктурою, а також видалити зі шкури консервувальні речовини, розчинні білки, бруд, кров, навали та інші забруднення. У відмочувальній рідині різко активізуються різні бактерії, дія котрих у сировині була сповільнена. Потрапивши у відмочувальний розчин, мікроорганізми розмножуються з великою швидкістю. Тому застосовують антисептики (речовини, які сповільнюють розвиток мікроорганізмів) або загострювачі (прискорювачі) – різні хімічні речовини, що прискорюють обводнення шкури, вони зумовлюють імізацію активних груп колагену, руйнують деякі водневі або електровалентні зв’язки в шкурі, що й сприяє швидкому обводненню сировини. Враховуючи спосіб консервування сировини в дипломному проекті, як загострював використовуємо карбонат натрію, який знежирює сировину і прискорює її відмочування. Розчин карбонату натрію у воді має лужну реакцію. Через достатню обводненість мокросоленої сировини немає потреби використовувати антисептики.

Наступним етапом обробки є – процеси зоління та зневолошування. Їх суть та мета полягає в послабленні зв’язку волосу і епідермісу з дермою та його механічне видалення на машинах чи повне його руйнування (зневолошування без збереження волосу), що досягається матеріалами гідроксидом кальцію,сульфід натрію, що гідролізується у воді, утворюючи гідроксид і гідросульфід натрію.

Луг прискорює обводнення шкур, а гідросульфід натрію ослаблює зв’язок волосу з дермою.

Окрім підготовчих рідинних обробок виконують механічні обробки. Однією з яких є міздріння. Після чого вручну виконують обрізання бахроми та непридатних крайових ділянок. Наступна механічна операція – двоїння. Під час двоїння знімається надлишкова товщина голини, розділяючи її на два шари : верхній лицьовий шар та нижній – бахтармяний. Товщина верхнього стягу нормується відповідно до призначення готової шкіри.

Після двоїння сировину промивають, використовуючи воду і сульфат амонію.

Знезолювання, метою процесу є - видалення лужних реагентів із голини після зоління та її знебубнявлення. Для знезолювання використовують кислі солі. Внаслідок знезолювання голина переходить в стан близький до нейтрального, знижується ступінь її бубняви, створюється рН середовища, благо приємний для м’якшення, зменшується вміст в голині солей кальцію.

Далі проектом передбачено виконання процесу м’якшення – нетривала обробка частково або повністю знезоленої голини у водному середовищі за підвищеної температури ферментним препаратом, внаслідок якого видаляються залишки гнейсу, повністю зникає бубнява, видаляються із дерми між волоконні білки продуктів розпаду кератину, вуглеводів і жирів шкури, збільшується повітропроникність голини. Під час процесу м’якшення шкіра набуває м’якості, гладкості, шовковистості, в зв’язку з поділом структурних елементів лицьового шару дерми. При цьому шкір стає еластичною і тягучою.

Використовують такі препарати: панкреатин – витяжка з підшлункової залози. Ферментний препарат протосубтилін Г3х має тільки протеолітичну властивість. Оптимальне значення рН для ферментів підшлункової залози – 7, 8…8, 7, дл протосубтиліна Г3х – 7, 2…7, 5. Під час використання стандартного препарату і дотриманні встановленого дозування активність м’якшильної рідини контролювати не обов’язково. Після промивають напівфабрикат водою.

Проектом передбачено після м’якшення виконання пікелювання. Метою цього процесу є підготовка голини до дублення і зміна її структури так, щоб можна було отримати шкіру необхідної м’якості й щільності, забезпечити швидкий і рівномірні ший розподіл дубильних сполук за товщиною дерми. Зміна структури досягається внаслідок додаткового і повного знезолювання кислотою ( в присутності солі ), видалення залишків після зоління і м’якшення між волоконних речовин, додаткового поділу мікроструктури голини, а прискорення розподілу дубильних сполук - шляхом підкислення голини.

Обробку проводять розчинами, які складаються із суміші кислот чи однієї кислоти і солі. В нашому випадку використовується хлорид натрію, мурашина та сірчана кислоти.

Проектом передбачено процес дублення. Це процес під час якого дубильні речовини вступають у взаємодію з функціональними групами молекулярних ланцюгів колагену, утворюючи стійкі додаткові поперечні зв’язки.

Ефект дублення визначається двома основними показниками :

• Інтенсивністю утворення додаткових зв’язків в структурі колагену, про що свідчить підвищення температури зварювання ;

• Формування об’єму дерми, що характеризується збереженням пористості шкіри після висихання.

Зазвичай застосовують наступні види дублення :

• хромове, використовуючи основний сульфат хрому ( ІІІ ) один чи в поєднанні з іншими дубильними сполуками ( солями алюмінію, цирконію, титану);

• різні варіанти комбінованого дублення, яке передбачає використання мінеральних, рослинних і синтетичних дубителів.

Також проектом передбачено пролежування напівфабрикату. Напівфабрикат ретельно вистеляють на піддони і вкривають поліетиленовою плівкою. Тривалість пролежування не менше 12 годин.

Потім напівфабрикат віджимають до вологості 55- 60 % на віджимній валковій машині. Метою віджимання є механічне видалення вологи із видубленого напівфабрикату. Надлишкова волога несприятливо впливає на виконання деяких оздоблювальних операцій та процесів , наприклад, викликає порізи напівфабрикату при струганні у виробництві шкіри хромового дублення, спричиняє нерівномірне поглинання жирових матеріалів напівфабрикатом під час жирування розплавом жиру вальних речовин у виробництві юхти і шкіри низу взуття. У виробництві шкіри хромового дублення також виконують друге віджимання вологи після фарбувально – жиру вального процесу на віджимній валковій машині до вищевказаних значень вологи в напівфабрикаті. Це сприятливо впливає на якість виконання розведення напівфабрикату, вихід шкіри за площею і на продуктивність роботи на цій операції.

Далі проектом передбачено сортування напівфабрикату. Сортують за цільовим призначенням : на вироблення шкір з натуральною лицьовою поверхнею, шліфованих, підвищеної товщини тощо. Комплектувати виробничі партії рекомендується постійними за масою незалежно від числа штук напівфабрикату.

Також проектом передбачено операцію двоїння. Призначення операції – зняття лишньої товщини дерми у вигляді бахтарм’яного спилку, що дозволяє отримати шкіру заданої товщини. Крім того нижній спилок є додатковим ресурсом для виробництва шкіри. Під час двоїння видубленого напівфабрикату досягається вища його рівномірність за товщиною порівняно з двоїнням в голині, немає необхідності в окремому дубленні спилку, створюються благо приємніші санітарно – гігієнічні умови виробництва, збільшується вихід бахтарм’яного спилку, придатного для виробництва шкіри. Двоїння напівфабрикату порівняно з двоїнням голини має недоліки : більша тривалість перед дубильних процесів і дублення, вища витрата хімічних матеріалів і, відповідно, вища їх концентрація у відпрацьованій технологічній рідині, менша рівномірність обробки за товщиною дерми.

Перевагами двоїння голини є також вища якість шкіри внаслідок рівномірнішої обробки напівфабрикату за товщиною, вищий вихід готової шкіри за площею.

Проектом передбачено наступний процес - стругання. Мета операції – видалення на стругальній машині надлишкової товщини видубленого напівфабрикату для вирівнювання її за площею, забезпечення необхідної товщини готової шкіри відповідно до державних стандартів, отримання чистої і гладкої бахтарми шкіри. Внаслідок стругання збільшується площа напівфабрикату, але , в більшій чи меншій мірі, знижується її міцність. Під час стругання контролюють товщину напівфабрикату за площею і рівномірність обробки. Товщина напівфабрикату після стругання в стандартній точці орієнтовано повинна бути на 0, 2 – 0, 3 мм більше, ніж площа готової шкіри. Рівномірність стругання контролюють товщиноміром по всій площі напівфабрикату.

Обрізування. Бахрома і непридатні ділянки обрізуються електроножницями чи вручну.

Визначення маси . Масу струганого хромового напівфабрикату визначають зважуванням на технічних вагах для всієї скомплектованої партії.

Потім проводять промивку при температурі 22 – 25 на початку і 32 – 35 в кінці.

Проектом передбачено додублювання . Мета процесу – зменшити розбіжності за товщиною і щільністью різних топографічних ділянок напівфабрикату, знизити втрати за товщиною під час розведення і сушіння шкір, зменшити їх пухкість, поліпшити здатність до шліфування і розподіл жиру вальних речовин. Для додублювання використовують рослинні й синтетичні органічні дубителі, їх суміш, мінеральні дубителі. В даному випадку використовується хромовий дубитель основністю 36 – 42 % та карбонат натрію. Додублювання проводять для напівфабрикату, що не витримав пробу на кип . В барабан дозують хромовий дубитель. Наприкінці процесу в барабан додають розчин карбонату натрію ( 5% ) в 1- 2 прийоми з інтервалом в 15 хв.

Після до дублювання проводиться промивка при температурі 32 – 35 градусів протягом 10 хвилин.

Далі проектом передбачено Нейтралізація. Мета – підготовка шкіряного напівфабрикату хромового дублення до фарбування і жирування:

• підвищення рН напівфабрикату хромового дублення внаслідок зв’язування лужними солями вільної кислоти з таким розрахунком, щоб використовувані для фарбування шкір барвники проникали на найбільшу глибину, міцно зв’язувались з колагеном дерми;

• зменшення розбіжностей в поглинанні жиру вальних речовин різними шарами дерми;

• зменшення нерівномірності забарвлення поверхні різних ділянок напівфабрикату.

Для нейтралізації використовують солі лужного характеру, в даному випадку гідрокарбонат і форміат натрію. В барабан додають форміат натрію, а через 15 хвилин в 2 прийоми гідрокарбонат натрію.

Після нейтралізації напівфабрикат промивають.

Наповнювання – фарбування проводять в присутності синтанолу EW– 321, ДолагенуNFW, Терготану РМВ, БазинтануSL, Барвнику, Каштану.

Жирування, фарбування та фіксація. Барвники містять солі й тому цілком зрозуміло, що ретельна промивка у кінці виробничого циклу є необхідною умовою. Не рекомендується застосовувати диспергатори і змочувальні фарбувальні реагенти, оскільки вони негативно впливають на водостійкість і підсилюють поглинання води. Барвник краще додавати у вигляді порошку в розчин з малим РК при пониженій температурі.

Жирова суміш і відштовхувальні допоміжні речовини додаються до розчину необхідного об’єму ( 100 – 50 % ) при температурі 45 – 55°С. Добавки під час жирування слід вносити протягом всього виробничого циклу. Час обробки рівний 60 хвилин – є мінімальним, тому рекомендується його збільшити.

Аніонні жирувальні засоби використовуються у вигляді емульсії типу масло у воді. При цьому жиру вальні засоби повинні бути зважені й змішані до приготування емульсії, що гарантує утворення однорідної

емульсії, а не полідисперсної системи. Для отримання емульсії типу масло у воді, жиру вальна суміш додається як мінімум до чотирикратної кількості води за температури не вище 60 °С. Додавання води в масло може призвести до утворення емульсії типу вода у маслі, яка при подальшому розбавленні розшаровується [6].

Після фіксації барвника мурашиною кислотою рекомендується використовувати новий розчин з доведенням води температурою не вище 40 °С до 150 – 200 %, а потім додати 2 – 4 % сульфату хрому пропорційно кількості використаної водовідштовхувальної жирової суміші.

Сушіння. Мета процесу - видалення надлишкової вологи із мокрого напівфабрикату. При цьому вологість напівфабрикату знижується з 45...60 % до 12... 15 %, що необхідно для виконання наступних оздоблювальних операцій після сушіння, а також для виготовлення шкіряних виробів. Однак сушіння не можна розглядати тільки як процес десорбції вологи.

В період сушіння завертається розпочате під час дублення формування шкіри і в напівфабрикаті відбуваються наступні основні зміни: додаткове зв'язування дубильних речовин з білком, переміщення незв'язаних дубителів та інших розчинних речовин до зовнішніх шарів напівфабрикату, кінцеве розшарування жирувальної емульсії, усадка напівфабрикату і, зв'язане з нею, ущільнення дерми та її структурних елементів.

Особливе значення під час сушіння має усадка напівфабрикату внаслідок дії капілярного тиску і міжмолекулярних сил. Зміна вмісту вологи намокання не впливає на розміри напівфабрикату. Усадка шкіри за площею обумовлена видаленням капілярної вологи і особливо міцно зв'язаної вологи - вологи гідратації.

Напівфабрикат для верху взуття хромового дублення під час сушіння сильно усаджується, тому його сушать у дві чи три стадії: на першій стадії до рівноважної вологості з оточуючим середовищем у вільному стані, на другій стадії (після зволожування і тяжки) у фіксованому стані па рамах чи гладкій поверхні вакуумної сушарки. Тристадійне сушіннянапівфабрикату передбачає спочатку висушування до вологості 28...30 % у вакуумній сушарці, потім досушування у вільному стані до рівноважної вологості з оточуючим середовищем, а після зволожування і тяжки заключне сушіння у фіксованому стані.

Зволожування. Шкіра після сушіння відзначається стійкістю, малою рухливістю структурних елементів, в тій чи іншій мірі, склеєних під час сушіння.

Для ефективного виконання наступних механічних операцій (тяжки, розбивання тощо), а також для попередження появи дефектів необхідно збільшити рухливість структурних елементів дерми, надати напівфабрикату пластичних властивостей. Це досягається шляхом зволожування висушених шкір. Введення вологи змінює її пружно-пластичні властивості внаслідок руйнування у структурі колагену частини неводостійких міжмолекулярних зв'язків (водневих та іонних). Вода також зменшує сили тертя між елементами дерми, відіграє роль мастила.

Кількість уведеної в напівфабрикат вологи внаслідок зволожування залежить від виду напівфабрикату,використовуваного обладнання та інтенсивності деформацій під час механічних операцій. Так, вологість напівфабрикату після зволожування складає 20...25 % перед його обробкою на вібраційно-витягувальній машині й 28...32 % перед тяжкою на машині важільного типу. Вища вологість напівфабрикату під час тяжки на важільних витягально-м'якшильних машинах зумовлена більш сильними деформаційними зусиллями.

Необхідною умовою зволожування є не тільки введення вологи в напівфабрикат, але й рівномірний її розподіл; інакше нерівномірно будуть оброблені різні ділянки, що може бути причиною появи ряду дефектів (пухлинуватості, тріщин тощо). Для рівномірного розподілу вологи у зволоженому напівфабрикаті передбачається його пролежування у штабелях увкритому стані (плівкою). Під час зволожування на машині „Дифутерм" досягається рівномірний розподіл вологи без наступного пролежування.

Тяжка. Мета тяжки підвищення міцності, м'якості,гнучкості іі еластичності шкіри хромового дублення,збільшення їх площі і зменшення тягучості. Тяжку виконуютькілька разів з проміжним пролежуванням.

На першу тяжку направляють зволожений напівфабрикат після сушіння з обов'язковим пролежуванням після зволожування.

Під виливом деформацій розтягування і згину відбувається поділ структурних елементів дерми, які частково склеїлись під час сушіння, їх деяке розтягування і орієнтація в напрямку зусиль, викликаних робочими органами витягувальної машини. Орієнтація приводить до підвищення міцності шкіри.

Для досягнення ефекту тяжки і попередження утворення дефектів шкіра повинна мати строго визначену вологість. Так, перед першою тяжкою на вібраційно-витягувальній машині вона повинна бути 20...25 %, на витягувальних машинах важільного типу - 28...32 %. Тяжка шкіри з нижчою вологістю призводить до утворення пухлинуватої шкіри і механічних обривів, особливо на машинах важільного типу, а тяжка шкіри з надлишковою вологістю не тільки не дає необхідного ефекту, але й підсилює її жорсткість.

Внаслідок тяжки значно збільшується площа (до 10 %) напівфабрикату, висушеного у вільному стані. При цьому частково компенсується усадка шкіри під час її сушіння у вільному стані. Ефект збільшення площі слабкіше проявляється при витягуванні шкіри, висушеної у вакуумній сушарці.

Проектом передбачено шліфування і знепилення. Мета шліфування зняття тонкого шару шкіри і лицьової чи бахтарм'яної сторони за допомогою шліфувальної шкурки, на яку наклеєний подрібнений абразивний матеріал, що зрізує волокна шкіри у вигляді дрібненьких частинок. При цьому шкіра вирівнюється за товщиною і набуває бархатистості. Шляхом шліфування лицьової сторони видаляють дрібні неглибокі лицьові пороки чи нею лицьову поперчімо, як це вимагає технологія виробництва шкіри з штучною лицьовою поверхнею.

Внаслідок шліфування утворюється значна кількість пилу, яка повинна бути видалена, щоб уникнути ускладнення під час виконання наступних обробок, особливо покривного фарбування.

Проектом передбачено покривне фарбування, воно виконується для поліпшення зовнішнього вигляду шкіри з напівфабрикату, що має дефекти лицьової поверхні, підвищення якості й сортності поверхню облагороджують шляхом зашліфовування чи спилювання лицьової поверхні й заміни її штучною з полімерних матеріалів.

Оздоблювальне покриття формують на шкірі шляхом послідовного нанесення на її поверхню грунту , покривної фарби і закріплювача, що дозволяє досягти високої адгезії ( чим тонший шар , тим вища його адгезія ). При цьому кожен шар має свої призначення і властивості.

Непігментований ґрунт. Під час виробництва шкір з натуральною лицьовою поверхнею на них наносять непігментований ґрунт, який міцно зв'язується зі шкірою і забезпечує адгезію наступних шарів покриття, в тому числі, пігментованого ґрунту. Непігментований ґрунт являє собою розбавлену водну дисперсію полімеру, переважно, м'якого, з додаванням пенетратору і кислотного барвника під колір шкіри (5... 10 г/л).

Пенетратор являє собою суміш органічного розчинника з водним розчином ПАР. ПАР адсорбуються органічними частинками полімеру, що перешкоджає їх коагуляції при стиканні з поверхнею шкіри і забезпечує їх дифузію на певну глибину. Органічний розчинник знижує поверхневий натяг ґрунту і поліпшує його проникання у шкіру.

Під час виробництва шкір і натуральною лицьовою поверхнею ґрунт проникає тільки в крупні нори і механічно заклинюється, що створює підкладку для наступних шарів покриття. Непігментований ґрунт наноситься в розпилювальних агрегатах на поверхню напівфабрикату, який підсушується в спеціальній зоні того ж агрегату.

Пігментований ґрунт надає поверхні шкіри необхідне забарвлення, тому що він включає пігментний концентрат, і вирівнює мікронерівності, а також смуги від шліфування на поверхні шкіри. Компонентами пігментованого ґрунту поряд з пігментним концентратом є м'які полімери з невеликим додаванням жорстких, воскова емульсія і алізаринове масло.

Кількість пігменту в ґрунті залежить від його покривної здатності. Для досягнення рівномірного розподілу пігменту в плівці і отримання оптимальної адгезії об'ємна концентрація пігменту повинна бути не більше 18 %. Співвідношення кількості 20 % дисперсії полімеру і пігментного концентрату складає від 2,5:1,0 до 3,0:1,0.

Пігментований ґрунт повинен лише злегка проникати в шкіряний напівфабрикат, що забезпечує його підвищена в'язкість. Він наноситься на поверхню напівфабрикату в щіткових агрегатах, в яких робочий розчин розбризкується із форсунок на рухому шкіру, втирається спеціальною щіткою та підсушується в спеціальній зоні того ж агрегату.

Покривну фарбу (середні шари покриття) наносять на заґрунтовану поверхню шкіри дуже тонким шаром шляхом кількаразового розпилення (3-4 рази з проміжним висушуванням).

Покривна фарба є складною композицією, до якої входять різні плівкоутворювачі, пігменти, барвники, пластифікатор, а також допоміжні добавки (воскові емульсії, масла тощо залежно від виду шкіри та її призначення). Це забезпечує розтікання, термостійкість при пресуванні та інші властивості покриття.

Для середніх шарів покриття використовують полімери, що утворюють жорсткішу, порівняно з ґрунтами, плівку, так як ношіповинна протистояти механічним діям і різним деформаціям під час виготовлення і експлуатації шкіряних виробів.

Плівкоутворювальні полімери акрилатів, що входять в склад покривної фарби і відносяться до класу термопластичних сполук, утворюють еластичні плівки, які зберігають свої властивості в певному інтервалі температур. В зв'язку з цим, зі зниженням температури різко знижується еластичність плівки, з її підвищенням - плівка розм'якшується і стає липкою. Збільшення температурного інтервалу еластичності поліакрилатів досягається введенням невеликої кількості мономерів, що містять реакційно здатні функціональні групи. Внаслідок структурування під впливом температури чи додавання спеціальних зшивальних агентів відбувається утворення полімерної плівки сітчастої структури. Такі покриття мають високу стійкість до багаторазового вигину, до стирання в сухому і вологому стані, легко поліруються, обмежено всмоктують вологу, бензин та інші органічні розчинники, мають високу адгезію, що дозволяє виключити появу дефектів у виробництві шкіри під час гарячого пресування і затягуванні взуття.

Закріплення полягає в нанесенні на середні шари покриття закріплюючого шару, основним призначенням якого є надання покриттю блиску, стійкості до механічних впливів, підвищеної температури, води, органічних розчинників тощо. Закріплення покриття, особливо того, основу якого складають поліакрилати, зумовлено, в основному, термопластичністю останніх.

Пресування. Шляхом пресування формується покриття, вирівнюють лицьову поверхню шкіри, надають їй блиску, поліпшують зовнішній вигляд, а також підвищують адгезію покриття до шкіри. Пресування виконують плитою, як гладкою, так і з різними малюнками, наприклад, імітування натуральної мережівки і маскуючими деякі лицьові дефекти шкіри, а також пухлинуватість.

Поширено тиснення плитою з пиловидним малюнком облагородженої шкіри, так як у них натуральна лицьова поверхня зішліфовується, а також шкіри з натуральною лицьовою поверхнею. За допомогою тиснення можна отримати м'які без пухлинуватості після розбивання еластичні шкіри підвищеної товщини з натуральною лицьовою поверхнею для верху без підкладкового взуття. У всіх випадках тиснення підвищує сортність шкіри і поліпшує їх використання під час розкроювання на взуттєвих фабриках.

Під час пресування і тиснення облагородженої шкіри, ущільнюється її лицьова поверхня, зменшується його всмоктувальна здатність, що перешкоджає утворенню провалів покриття, які мають недостатню покривність, шершавість і матовість лицьової поверхні шкіри.

Вимірювання площі и товщини. Площа і товщина шкіри вимірюється автоматично на прохідних машинах контактної і безконтактної дії з механічними чи електронними лічильно-розрахунковими улаштуваннями. На сучасних вимірювальних машинах результати вимірювання автоматично друкуються на кожній шкірі й папері.