К.т.н. Денисова Т.В., к.т.н. Чернышова И.В.

Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса ,   Российская Федерация

КУРИНОЕ ПЕРО – ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОДЕЖДЫ

 

При производстве теплозащитной одежды используют различные теплоизолирующие материалы. В качестве утепляющего слоя часто используют перо и пух водоплавающих птиц в процентном отношении 70-90% пух, 30-10% перо. Однако этот вид утеплителя является дорогостоящим. Перо кур используется в основном только для производства постельных принадлежностей, для изготовления одежды его применение считается не желательным, так оно является более тяжелым, менее упругим и менее объемным по сравнению с пером и пухом водоплавающих птиц.

Одним из направлений повышения уровня качества теплозащитной одежды является снижение веса при заданном уровне термического сопротивления. Значительное влияние на теплозащитные свойства оказывает толщина утепляющего слоя и способность ее восстанавливать после воздействия механических нагрузок.

  Повышение термического сопротивления за счет увеличения толщины теплозащитного пакета одежды ведет к росту ее массы. Общую массу перо пухового утеплителя в теплозащитном слое можно снизить за счет увеличения объемности составляющих элементов утеплителя. Основными составляющими перопухового утеплителя, выполняющими роль своеобразного каркаса, армирующими объем и воспринимающими внешние нагрузки, являются перья.

Для возможности применения куриного пера в смеси с пухом для производства одежды, необходимо использовать перья повышенной объемности. Увеличение объемности пера химическим способом может быть достигнуто двумя путями: обработкой катионными поверхностно- активными веществами (КПАВ) или разрывом сульфидных мостиков в белке кератине.

В любых белковых молекулах всегда имеются свободные карбоксильные и аминогруппы, которые находятся в ионизированном состоянии: карбоксилат-анион и катион алкиламмония . В результате между отдельными бородками пера и пуха может возникать электростатическое притяжение, вследствие чего общая объемность пера уменьшается.

Так как перо предварительно отмывается от естественных загрязнений моющими растворами, содержащими анионные поверхностно активные вещества, то можно предположить с большой степенью вероятности, что карбоксилат ионы остаются не связанными. Известно, что они могут образовывать тесную ионную пару с четвертичными солями аммония, поэтому представляет интерес исследовать действия КПАВ различной природы и разной длины радикала:

Изменение насыпного объема пера в измерительном цилиндре ? V ,см ³ определяли по формуле:

? V = (( V ₂ – V ₁ ) / V ₁ )*100 %,

где V ₁ – насыпной объем до обработки пера, см ³ ;

V ₂ – насыпной объем после обработки пера, см ³ .

Изменение релаксационной способности пера рассчитывали по формуле:

? R = R ₂ – R ₁ ,

где R ₁ – упругость пера до обработки , R ₁ =( V _после – V _до )/ V _до *100%   ( V _{д о -} объем пера под грузом, см ³ , V _{пос ле} – объем пера после снятия груза);

R ₂ - упругость пера после обработки , R ₂ = ( V ^“ _после – V ^“ _до )/ V ^“ _до *100%

В табл. 1 представлены результаты испытаний обработки пера растворами КПАВ массовой долей 2%.

 

Таблица 1. Результаты испытаний обработки пера КПАВ

 

Анализ полученных результатов показал, что увеличение длины углеводородного радикала в ряду АБДМ приводит к повышению объемной массы пера в цилиндре и упругости примерно на одинаковый уровень в пределах ошибки опыта. Обработка АТМ повышает как объем, так и релаксационную способность. При отсутствии длинного радикала в четвертичной соли аммония, наблюдалось как понижение объема, так и ухудшение релаксационной способности.

Разрыв сульфидных мостиков в белке кератине возможен под действием различных восстановителей. Наиболее широко применяемым в таких случаях является сульфит натрия Na ₂ SO ₃ . Однако сульфит натрия является весьма слабым восстановителем и вполне логичным является исследование более сильного восстановителя – атомарного водорода, образующегося в результате химического взаимодействия алюминия c водным щелочным раствором или полученного электролизом водных растворов.

Обработка пера действием водородом осуществлялась двумя способами. В первом способе водород получали при проведении химической реакции взаимодействия Na ₂ CO ₃ (3%) и Al . Во втором способе водород получали в результате электролиза раствора КОН (1%). Опытным путем установили, что обработанное первым способом перо становится более мягким и объемным (? V =7,51%). Мягкость пера способствует незначительному повышению упругих свойств пера в среднем на 3%.

Второй способ обработки позволяет получить перо более упругое (? R =7,73%), по сравнению с приростом объема (? V = 5,02%). В табл. 2 приведены результаты эксперимента.

 

Таблица 2. Действие водорода на свойства пера

 

Таким образом, результаты проведенных опытов в целом показали положительное влияние на перо воздействия водорода, и КПАВ с длиной радикала (С ₁₂ -С ₁₈ ).

Представляет интерес совместного воздействия изучаемых способов обработки и последовательность обработки. Для изучения были проведены эксперименты последовательного действия КПАВ и водорода в момент выделения, на перо, очередность воздействия изменялась. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

 

Таблица 3. Совместное влияние действия КПАВ и водорода на объемность пера

 

Анализ результатов позволил установить, что при действии КПАВ, а затем водорода, объемность пера значительно увеличивается, по сравнению с упругостью, вследствие приобретения пером значительной мягкости. Это можно объяснить тем, что КПАВ имеют хорошую очищающую способность, а более чистое перо легче подвергнуть дальнейшему химическому воздействию водородом.

Более предпочтительным оказался способ воздействия на перо Na ₂ CO ₃ + Al ,(Н ₂ ?), а затем КПАВ, вероятно, он оказал щадящее воздействие на структуру менее промытого пера, а окончательная обработка КПАВ позволила закрепить (усилить) результаты гидрирования. Незначительное повышение объемной массы и упругости при воздействии водорода, полученного электролизом, а затем КПАВ можно объяснить тем, что при электролизе образуется больше молекулярного водорода.

Полученные результаты работы могут быть предложены промышленным предприятиям для производства перопухового фабриката, используемого для изготовления теплозащитной одежды.

 

Список использованных источников:

1.    Бекмурзаев Л.А. Проектирование изделий с объемными материалами: монография / Л.А. Бекмурзаев . – Шахты, 2001. – 200с.

2.    Никитин Б.И. Производство перопуховых изделий / Б.И. Никитин, Н.Б. Никитина . – М.: Агропромиздат , 1985. – 240с.