СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕХОВЫХ ШКУРОК МОЛОДНЯКА НУТРИИ Российский патент 2023 года по МПК C14C1/04 

Область техники, к которой относится решение

Изобретение относится к меховому производству и может быть использовано при выработке шкурок молодняка нутрии.

Уровень техники

Как известно, кожевая ткань шкурок животных состоит из нескольких слоев [Технология изделий легкой промышленности. Технология кожи и меха Островская А.В., Гарифуллина А.Р., Абдуллин И.Ш. Учебное пособие / Казань, 2015.]. У нутрии это эпидермис, дерма и подкожная жировая ткань (подкожная клетчатка). Дерма, в свою очередь, включает 2 слоя: термостатический (сосочковый) и сетчатый.

У взрослого животного термостатический слой нутрии пронизан корнями волос, расположенных под углом 35-40°, включает горизонтально переплетенные коллагеновые, эластиновые и ретикулиновые волокна, клеточные элементы, сальные и потовые железы. Толщина этого слоя составляет 70-90% от всей толщины кожевой ткани. Несколько слабее выражен сетчатый слой, в основном, состоящий из плотно переплетенных коллагеновых пучков петлистого строения. Наибольшего развития (20-25% от общей толщины кожевой ткани) этот слой достигает в период, предшествующий линьке волосяного покрова (весна/осень). Под сетчатым слоем располагается подкожная жировая клетчатка.

Как правило, молодняк нутрии выращивают для диетического питания. Мясо нутрии в возрасте 5-7 месяцев обладает целебными свойствами и ценится высоко.

В отличие от взрослого животного дерма кожного покрова молодняка нутрий практически полностью состоит из рыхлого термостатического слоя. Сетчатый слой отсутствует. Тонкие слабо переплетающиеся коллагеновые волокна, мелкие сальные и потовые железы, корни волос верхушками луковиц лежат на поверхности подкожной жировой клетчатки [Электронный ресурс. Режим доступа: https://studbooks.net/1560576/marketing/tovamye_svoystva_shkurok_nutriy]. Вследствие этого шкурки молодняка нутрии не могут использоваться в качестве сырья пушно-мехового производства, включающего в себя как жидкостные, так и механические обработки. Они не выдерживают не только механического воздействия (мездрение, разбивка, строжка, обрядка и др.), но и обработку в жидких средах.

В связи с этим перед меховой промышленностью возникла необходимость укрепления кожевой ткани шкурок молодняка нутрии путем создания полноценной кожевой ткани, состоящей из эпидермиса, дермы, включающей как сосочковый, так и сетчатый слои, а также подкожную жировую ткань (подкожную клетчатку).

Из уровня техники известно использование различных химических реагентов на начальных стадиях обработки для изменения свойств мехового полуфабриката.

Известны способы обработки шкурок кролика раннего убоя, включающий отмоку, мездрение, пикелевание, дубление и наполнение путем обработки на стадиях отмоки и наполнения раствором модификатора в смеси органического растворителя и воды в количестве 2-2,5% от массы сырья [Патент на изобретение RU 2711399 С1, 17.01.2020.

Заявка №2019121776 от 09.07.2019, Патент на изобретение RU 2711431 С1, 17.01.2020. Заявка №2019121442 от 05.07.2019]. Недостатком способов является невозможность использования на стадии отмоки модификатора, обладающего невысокой молекулярной массой (1600-1800 единиц), для полноценного формирования сетчатого слоя дермы молодняка нутрии, а следовательно, и получения выделанных шкурок нутрии, отвечающих требованиям стандарта.

Известен способ отмоки меховых шкурок путем обработки их неионогенным поверхностно-активным веществом и антисептиком в водной среде, в качестве антисептика используют водную дисперсию акрилового сополимера с диметилформамидом [патент RU 2305709, С14С 1/04, опуб. 10.09.2007]. Техническим результатом способа является улучшение физико-механических характеристик меховых шкурок. Недостатком способа является смолистость волосяного покрова, вызываемая недостаточной дисперсностью сополимера и использование в водном растворе токсичного диметилформамида. Известен способ обработки меховых шкурок бобра, в котором на стадии отмоки водный состав дополнительно содержит ферментный препарат [Jos. Н. Lowenstein sons, inc. Технологические схемы обработки пушно-мехового сырья, 2006. - С. 39-40]. Недостатком способа является невозможность по данной технологии сформировать сетчатый слой дермы молодняка нутрии.

В качестве прототипа выбран способ выделки меховых шкурок по общепринятой технологии обработки шкурок нутрии, включающий в себя процессы отмоки, обезжиривания, пикелевания, дубления и додубливания [Jos. Н. Lowenstein sons, inc. Основы выделки, крашения и отбеливания меха с химическими материалами компании «Lowenstein», 2004. - С. 59-60]. Процесс отмоки проводят в водной среде в присутствии хлорида натрия, неионогенного бактерицидного смачивателя Wetter НАС. Данная технология используется при обработке шкурок нутрии на предприятии ООО «Визит», г. Казань. Недостатком способа является невозможность сформировать сетчатый слой дермы, отсутствующий у молодняка нутрии.

Описание сущности решения

Технической проблемой является разработка способа для создания полноценной дермы кожевой ткани меховых шкурок молодняка нутрии, включающий в себя как сосочковый, так и сетчатый слои.

Поставленная задача решается способом обработки меховых шкурок молодняка нутрии материалами олигомер-полимерного характера, включающим стадии отмоки, мездрения, пикелевания, дубления и наполнения, в котором на стадии отмоки в раствор дополнительно добавляют наноструктурированную водную дисперсию стирол-акрилового сополимера в количестве 2,5-3,0% от массы мокро-соленого сырья, а стадию наполнения проводят путем обработки полуфабриката модифицированной изопропиловым спиртом карбамидоформальдегидной смолой (КФС-ИПС) в количестве 3,5-4,0% от массы полуфабриката.

Предлагаемый способ позволяет создать полноценную дерму и тем самым укрепить кожевую ткань обрабатываемых меховых шкурок молодняка нутрии на стадии отмоки, что обеспечивает проведение дальнейшей обработки меховых шкурок без механических повреждений, и дополнительно на стадии наполнения упрочнить, выровнять кожевую ткань по топографическим участкам, повысить термостойкость меховых шкурок для проведения последующих отделочных процессов и операций. В результате получают меховой полуфабрикат, соответствующий требованиям нормативных документов [ГОСТ 12133-86 Шкурки нутрии выделанные. Технические условия].

Используемый в способе стирол-акриловый сополимер представляет собой наноструктурированную водную дисперсию сополимера стирола и акриловой кислоты с размером частиц 40 нм, содержащий функциональные карбоксильные и гидроксильные группы, молекулярная масса которого более 200 000 единиц и с массовой долей нелетучих веществ 32-34%. Дисперсия обладает хорошей проникающей способностью. Композиции на ее основе используются для укрепления малопористых, плохо впитывающих поверхностей [Электронный ресурс. Режим доступа: http://orgchimprom.ru/produktsiya/lakokrasochnye-materialy/].

Используемая в способе модифицированная аминосмола представляет собой бесцветную смолообразную вязкую жидкость с молекулярной массой 1600-1800, содержащую в своем составе свободные реакционноспособные метилольные группы в количестве 18-20 масс. %. на молекулу олигомера.

Аминосмолу получают разработанным ранее способом [«Некоторые закономерности синтеза аминоальдегидных олигомеров, модифицированных смесью спиртов алифатического ряда, для мехового производства». Островская А.В. и другие. Сборник материалов Международной научно-технической конференции. Часть 1. - М.: ФГБОУ ВО «РГУ им. А.Н. Косыгина», 2018. «Получение модифицированных аминосмол и их применение в кожевенном производстве». Островская А.В. и другие. Сборник статей. Вестник. КГТУ. 2010 г. Диссертация, авт. Латфуллин И.И.: "Разработка наполняющих и додубливающих реагентов на основе модифицированных аминосмол для производства кож с улучшенными эксплуатационными характеристиками"].

Применяемая в заявляемом способе высокомолекулярная водная дисперсия на стадии отмоки частично структурирует (см. таблицу) слабую кожевую ткань обрабатываемых шкурок за счет взаимодействия функциональных групп сополимера с аминогруппами боковой цепи коллагена - основного белка дермы шкуры, что укрепляет кожевую ткань и позволяет проводить дальнейшую обработку сырья без повреждения.

На стадии наполнения аминосмола КФС-ИПС олигомерного характера, содержащая реакционно-способные функциональные группы, дополнительно структурирует кожевую ткань за счет взаимодействия свободных метилольных групп аминосмолы с функциональными группами боковой цепи коллагена, что сопровождается увеличением термостойкости, и наполняет ее по топографическим участкам (фиг. 2), что повышает сортность меховых шкурок и их раскройные свойства, при сохранении гигиенических свойств получаемого мехового полуфабриката.

На обеих стадиях обработки оптимальным является количество водной дисперсии на стадии отмоки - 2,5-3,0% от массы сырья, аминосмолы - 3,5-4,0% от массы полуфабриката на наполнении. При увеличении количества олигомер-полимерных материалов исследуемые показатели практически не изменяются, происходит перерасход химреагентов, при меньшем количестве реагентов не удается создать кожевую ткань молодняка нутрии, эффект наполнения и упрочнения незначительный.

Описание чертежей

Изобретение иллюстрируется графиками и диаграммами на фиг. 1-3:

на фиг. 1 приведена гистограмма распределения толщин шкурки молодняка нутрии в сырье (опытный образец),

на фиг. 2 - приведена гистограмма распределения толщин шкурки молодняка нутрии после наполнения (опытный образец),

на фиг. 3 - корректирующая дифференциальная кривая после наполнения, где кривая 1 - контрольный образец, кривая 2 - опытный.

Раскрытие решения

Примеры осуществления способа.

Использовали мокро-соленое сырье молодняка нутрии (примеры 1-2 опытные образцы, прототип - контрольный образец).

Пример 1.

Определяют массу партии меховых шкурок молодняка нутрии для подготовительных процессов. Процесс отмоки меховых шкурок осуществляют при жидкостном коэффициенте 15, температуре 25°С, продолжительности процесса 4 ч. В баркас заливают воду требуемой температуры, растворяют в ней 20 г/дм³ поваренной соли, нПАВ 1,0 г/дм³ и водную дисперсию сополимера в кол-ве 3,0% от массы партии в виде водного раствора в пересчете на сухое вещество. Затем загружают шкурки, перемешивают 20 минут, далее по 5 минут в каждый последующий час обработки. Преддубильные и дубильные процессы и операции проводят по общепринятой технологии.

Процесс наполнения мехового полуфабриката осуществляют при жидкостном коэффициенте 15, температуре 40°С, продолжительности процесса 16 ч. В баркас заливают раствор смолы КФС-ИПС в кол-ве 4,0% от массы полуфабриката в пересчете на сухое вещество. Загружают шкурки и ведут процесс при постоянном вращении. Далее отделочные процессы и операции проводят по общепринятой технологии.

Пример 2 аналогичен примеру 1, количество сополимера 2,5% от массы сырья, аминосмолы - 3,5% от массы полуфабриката.

Определение температуры сваривания шкурок после процессов отмоки, дубления и наполнения производили согласно ГОСТ 17632.

Физико-механические испытания меховых шкурок после процесса наполнения проводили согласно ГОСТ 22596.

Гигиенические, в том числе и гидрофильно-гидрофобные свойства кожевой ткани экспериментальных образцов определяли путем измерения их пористости и смачиваемости их поверхности [«Основные закономерности применения материалов олигомер-полимерного характера в кожевенно-меховом производстве» Монография. М-во науки и высш. образ. РФ, Казан, нац. исслед. технол. ун-т. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2020. - 144 с.].

Измерение смачиваемости поверхности экспериментальных образцов определяли по «методу капли» [Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.tensiometer.ru/products/dcat/dcat21.html. DCAT 21 прибор для измерения динамического краевого угла и тензиометр].

Анализ пористости кожевой ткани определяли методом сканирующего давления с помощью газожидкостного порометра [Измерение пористости. Инструменты для измерения пористости. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.porometer.ru].

Выравнивание толщины образцов по площади оценивали с помощью пакета программы STATISTICA 6.0 методом описательной статистики [Сережкина А.Е. Применение пакета STATISTICA для первичной обработки данных научных исследований / А.Е. Сережкина. - Казань: Республиканский центр мониторинга качества образования, 2012. - 116 с.].

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из табличных данных после стадии отмоки температура сваривания опытных образцов повышается на 2-3°С, а нагрузка при разрыве увеличивается в 1,2 раза по сравнению с контрольным образцом, что свидетельствует об укреплении кожевой ткани опытных образцов и позволяет проводить дальнейшую обработку сырья, при этом облегчается процесс мездрения, а также последующие как жидкостные, так и механические обработки. В результате предотвращается появление дополнительных пороков, таких, как подрезы, и исключаются разрывы опытных образцов.

Пикелевание и последующий процесс дубления осуществляли по типовой технологии. Как известно, назначение процесса пикелевания сводится к разделению структуры дермы и достижению необходимой кислотности перед дублением [Страхов И.П. Химия и технология кожи и меха. Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. И доп. / И.П. Страхов, И.С. Шестакова, Д.А. Куциди и др. - М.: Легпромбытиздат, 1985. - 496 с.]. Определение температуры сваривания меховых шкурок после пикелевания (см. таблицу) свидетельствует о том, что частичное структурирование кожевой ткани на стадии отмоки не препятствует разделению структуры дермы, т.е. происходит закономерное снижение температуры сваривания кожевой ткани, что способствует нормальному протеканию последующего процесса дубления. Температура сваривания дубленого полуфабриката в случае опытных образцов на 9-10°С выше, чем у контрольных образцов (см. таблицу). Указанное повышение температуры сваривания обусловлено дополнительным структурированием кожевой ткани опытных образцов за счет взаимодействия дисперсии, добавленной на стадии отмоки, с функциональными группами коллагена дермы.

Согласно общепринятой технологии, полуфабрикат меховых шкурок нутрии после дубления направляется на отделочные процессы и операции, которые начинаются, как правило, с крашения. В связи с распространившимся в последнее время крашением кислотными красителями, связывание которых с полуфабрикатом осуществляется при температуре 65°С, температура сваривания объекта, подвергающегося крашению, должна быть на 20°С выше и составлять не менее 85°С. Заявляемый способ включает стадию наполнения синтезированной аминосмолой, которая приводит к повышению температуры сваривания полуфабриката опытных образцов до 85°С, что позволяет исключить в типовой технологии стадию додубливания токсичными соединениями хрома.

Также целью процесса наполнения является выравнивание толщины полуфабриката по площади. Благодаря способности аминосмол избирательно наполнять кожевенный полуфабрикат, когда рыхлые участки (пола) сорбируют и связывают большее количество смолы, чем плотные (хребтовая часть), свойства разных топографических участков выравниваются, в том числе выравнивается толщина полуфабриката по площади [Санкин Л.Б., Куциди Д.А. Дубление и наполнение кож полимерами. Изд-во «Легкая индустрия» Москва, 1967. - 224 с.]. При этом существенно уменьшается число диапазонов толщин от 8 в сырье (фиг. 1) до 5 после наполнения (фиг. 2), что повышает раскройные свойства полуфабриката и его сортность. Гистограмма распределения толщин меховых шкурок показывает, что после наполнения шкурок молодняка нутрии наблюдается выравнивание толщины по площади (фиг. 2). При этом основной вклад 77% вносит толщина в диапазоне 1,2-1,4 мм. Следовательно, наблюдается заметное выравнивание по толщине. Кривая реального распределения по форме приближается к кривой нормального распределения.

Исследования физико-механических свойств образцов показали, что обработка олигомер-полимерными материалами кожевой ткани шкурок молодняка нутрии способствует укреплению кожевой ткани и приводит к увеличению нагрузки при разрыве в 4 раза при сохранении эластичности.

Известно, что обработка кожевой ткани реагентами полимерно-олигомерного характера приводит к снижению гигиенических показателей вследствие заполнения пор полимерами [Страхов И.П. Химия и технология кожи и меха. Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. И доп./ И.П. Страхов, И.С. Шестакова, Д.А. Куциди и др. - М.: Легпромбытиздат, 1985. - 496 с.]. Проведенные исследования показали, что общая пористость опытного образца (кривая 2 на фиг. 3) шкурок молодняка нутрии заметно возросла. Количество пор размером 0,1 мкм возросло более чем в 5 раз, крупные поры в области 0,5-1,26 мкм практически полностью заполняются смолой и исчезают, что является, вероятно, следствием дополнительного структурирования, т.е. происходит перераспределение пор.

Время впитывания капли воды опытных образцов возрастает в 2,6 раза, т.е. происходит частичная гидрофобизация мехового полуфабриката.

В целом применение олигомер-полимерных материалов в предлагаемом способе не приводит к снижению гигиенических показателей исследуемых образцов меховых шкурок молодняка нутрии.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет обрабатывать меховые шкурки молодняка нутрии и получать меховой полуфабрикат, соответствующий требованиям ГОСТ 12133-86. При использовании способа происходит упрочнение слабой кожевой ткани, путем создания полноценной дермы, включающей как сосочковый, так и сетчатый слои, повышение термостойкости, выравнивание свойств кожевой ткани по топографическим участкам при сохранении гигиенических свойств обрабатываемых шкурок.

Изобретение относится к меховому производству и может быть использовано при выработке шкурок молодняка нутрии. Способ обработки меховых шкурок молодняка нутрии включает в себя этапы отмоки, мездрения, пикелевания, дубления и наполнения. На этапе отмоки в раствор дополнительно добавляют наноструктурированную водную дисперсию стирол-акрилового сополимера в количестве 2,5-3,0% от массы мокро-соленого сырья. Этап наполнения проводят путем обработки полуфабриката модифицированной изопропиловым спиртом карбамидоформальдегидной смолой в количестве 3,5-4,0% от массы полуфабриката. Технический результат заключается в создании полноценной дермы кожевой ткани меховых шкурок молодняка нутрии, включающей в себя как сосочковый, так и сетчатый слои. 2 пр., 1 табл., 3 ил.

Способ обработки меховых шкурок молодняка нутрии, включающий этапы отмоки, мездрения, пикелевания, дубления и наполнения, при этом на этапе отмоки в раствор дополнительно добавляют наноструктурированную водную дисперсию стирол-акрилового сополимера в количестве 2,5-3,0% от массы мокро-соленого сырья, а этап наполнения проводят путем обработки полуфабриката модифицированной изопропиловым спиртом карбамидоформальдегидной смолой в количестве 3,5-4,0% от массы полуфабриката.