Разработка технологии производства полуфабриката шубной овчины светлых тонов с антистатическими свойствами

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования 
«Казанский национальный исследовательский 
технологический университет» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ  
ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУФАБРИКАТА 
ШУБНОЙ ОВЧИНЫ СВЕТЛЫХ  
ТОНОВ С АНТИСТАТИЧЕСКИМИ 
СВОЙСТВАМИ 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Казань 
Издательство КНИТУ 
2020 

УДК 675.6 
ББК 37.257

Р17

Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 

Рецензенты: 
канд. техн. наук В. П. Тихонова 
канд. техн. наук, доц.  В. Х. Абдуллина 

Р17 

Авторы: А. Р. Гарифуллина, Ф. С. Шарифуллин, И. М. Нуриев, 
И. В. Красина, А. С. Парсанов 
Разработка технологии производства полуфабриката шубной овчины 
светлых тонов с антистатическими свойствами : монография / 
А. Р. Гарифуллина [и др.]; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. 
технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2020. – 112 с. 

ISBN 978-5-7882-2897-6

Представлены научно обоснованные решения проблем меховых предприятий по технологиям получения равномерного окраса в светлые тона депигментированного волосяного покрова шубной овчины, снижения электризуемости волосяного покрова и повышения физико-механических характеристик готового шубного полуфабриката с применением плазмы высокочастотного разряда пониженного давления. 
Предназначена для бакалавров направления 29.03.01 «Технология изделий легкой промышленности», магистров направления 29.04.01 «Технология 
изделий легкой промышленности» и аспирантов направленности «Технология 
кожи, меха, обувных и кожевенно-галантерейных изделий». 
Подготовлена на кафедре плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов. 

ISBN 978-5-7882-2897-6
© Гарифуллина А. Р., Шарифуллин Ф. С., 
Нуриев И. М., Красина И. В., 
Парсанов А. С., 2020

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2020

УДК 675.6 
ББК 37.257

-3
В В Е Д Е Н И Е

На меховом производстве часто приходится сталкиваться с наличием в сырье метисовых пород овец «пестрой» или пятнистой окраски 
волосяного покрова. Это не позволяет расширить ассортимент разнообразной цветовой гаммы полуфабриката шубной овчины. Поэтому 
в технологию выделки шубной овчины вводят процесс осветления волосяного покрова, что дает возможность выпускать полуфабрикат шубной овчины светлых тонов и снизить естественную пятнистость волосяного покрова. В связи с этим повышение качества обесцвечивания 
волосяного покрова шубных овчин является одним из перспективных 
направлений. 
Процесс производства полуфабриката шубных овчин включает 
также проведение отделочных процессов и операций, в ходе которых 
волосяной покров приобретает высокую степень электризации. Это может привести к сильному закату волоса, что усложнит дальнейший технологический цикл и отрицательно скажется на качестве готовой меховой продукции. Статический заряд также может привести к нежелательным явлениям во время носки меховых изделий: возникновению 
разрядов, которые негативно влияют на здоровье человека, доставляют 
дискомфорт и приводят к загрязнению пылью. Возникающие проблемы 
в технологическом процессе выделки мехового полуфабриката и последующей эксплуатации изделий можно решить при помощи плазмы высокочастотного (ВЧ) разряда пониженного давления. Достоинством 
применения плазменных технологий в меховом производстве является 
улучшение физико-механических и эксплуатационных свойств кожевой ткани, сохранение блеска и шелковистости волосяного покрова, 
а также экологически щадящее воздействие на окружающую среду. 
В монографии представлено решение актуальной проблемы разработки технологии получения полуфабриката шубной овчины, основанной на результатах исследования влияния ВЧ-плазмы пониженного 
давления на осветление с последующим крашением и снижение электризуемости волосяного покрова. 
В первой главе монографии описаны структура и свойства волосяного покрова меха, приведен обзор и анализ современных способов 
повышения качества осветления волосяного покрова меха с неравномерной природной окраской. 

Во второй главе дано описание методов исследования свойств 
сырья и полуфабриката шубной овчины с пигментированным волосяным покровом, методик проведения экспериментов. Приведены технологические схемы ВЧЕ- и ВЧИ-плазменных установок, применяемые 
в процессах модификации исследуемых материалов. 
В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по изменению свойств волосяного покрова и кожевой 
ткани шубной овчины под влиянием плазмы ВЧИ- и ВЧЕ-разрядов пониженного давления в процессах дубления и крашения. Также установлены закономерности воздействия плазмы ВЧИ-разряда пониженного 
давления на электризуемость волосяного покрова шубного полуфабриката в отделочных операциях. 
В четвертой главе монографии представлена разработанная технологическая схема получения полуфабриката шубной овчины с применением ВЧЕ- и ВЧИ-плазменной модификации. 

-4

 
-5
1 .  С Т Р О Е Н И Е  И  С В О Й С Т В А  В О Л О С Я Н О Г О  
П О К Р О В А  М Е Х А .  О Б З О Р  М Е Т О Д О В  
У Л У Ч Ш Е Н И Я  П О Т Р Е Б И Т Е Л Ь С К И Х  
И  Э К С П Л У А Т А Ц И О Н Н Ы Х  С В О Й С Т В  М Е Х А  

В главе приведены сведения о строении и свойствах волосяного покрова меха, представлен обзор и анализ методов, 
позволяющих улучшить потребительские и эксплуатационные свойства волосяного покрова. Приведен анализ возможных применений высокочастотной (ВЧ) плазменной обработки для комплексного улучшения свойств меха в процессах осветления волосяного покрова. 

1 . 1 .  С т р у к т у р а  и  с в о й с т в а  в о л о с я н о г о  
п о к р о в а  ш у б н о й  о в ч и н ы  

Высокие потребительские и эксплуатационные свойства натурального меха определяются в значительной степени состоянием волосяного покрова. Волосяным покровом животного называют совокупность многочисленных стержней волос, покрывающих шкуру [1, 2]. 
Однородным принято считать шерстный покров, состоящий только из 
волос одой и той же категории [2]. 

Волосяной покров выполняет разнообразные физиологические 

функции: уменьшает потери тепла телом животного в зимних условиях, 
предохраняет его от смачивания снаружи, а также препятствует избыточной потере влаги в жаркий период; защищает тело животного от механических воздействий. У большинства диких зверей и некоторых домашних животных, шкуры которых используют для получения меха, волосяной покров очень развит и состоит из огромного числа волос [1, 2]. 

-6
Волос по длине делят на три части: корень, луковица и стержень. 
В поперечном разрезе зрелой части волоса можно различить три концентрических слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевину. 
Чешуйчатый слой составляет сравнительно незначительную 
долю волоса, около 2–3 %. Несмотря на это, значение его в процессе 
технологической обработки меховой шкурки и в товарном качестве волосяного покрова меха очень велико [3]. 
Чешуйчатый слой (кутикула) – тонкая наружная оболочка волоса, состоящая из ороговевших пластинчатых клеток – чешуек, образованных твердыми кератинами. Чешуйки уложены одна на другую, 
а их свободные концы направлены к вершине стержня волоса. Это препятствует проникновению капель воды в толщу волосяного покрова. 
Форма чешуек неоднородна, она может меняться от вида животного и 
разновидности типов волос. Все известные формы чешуек волоса 
можно разделить на три основных типа: кольцевидные, некольцевидные, мостовидные.  
Кольцевидный тип характерен для пуховых волос. Некольцевидные чешуйки свойственны волосам, имеющим толстый стержень; 
в этом случае поверхность волоса более гладкая и отличается лучшим 
белком, что объясняется меньшей степенью покрытия чешуек. Мостовидные, в отличие от чешуек двух других форм, не налегают одна на 
другую, а плотно соприкасаются краями [3]. 
Чешуйчатый слой защищает внутренние слои волоса от вредных 
воздействий; он до некоторой степени затрудняет окрашивание волоса 
при выделке меха. От состояния чешуек кутикулы, их целостности и 
плотности прилегания друг к другу зависит способность волоса к свойлачиванию. При набухании волоса в щелочах плотность укладки чешуек нарушается [4]. 
По своему химическому составу чешуйчатый слой отличается от 
всего волоса в целом повышенным содержанием цистина, пониженным 
содержанием тирозина, аргинина и золы, а также наличием липидов [5]. 
При исследовании волоса обнаружено, что на внешней поверхности чешуйчатого слоя находится тонкая мембрана толщиной 50–100 ангстрем, названная впоследствии эпикутикулой. В некоторых литературных источниках [6, 7] отмечалось существование особой толстой мембраны – субкутикулы, расположенной между кутикулой и корковым 
слоем. Однако установлено, что субкутикула как особая мембрана не существует [8], это та же плазменная клеточная мембрана. 

 
-7
Эпикутикула является частью мембран клеток, расположена 
непосредственно на поверхности волокна и подвергаемой воздействию 
атмосферных и других условий. Она сравнительно устойчива к воздействию кислот, окислителей, восстановителей, энзимов [9] и является 
своего рода защитной оболочкой клеток, предохраняя их от действия 
атмосферных условий и химических реагентов. По составу эпикутикула может отличаться от мембран, обращенных внутрь волокна. 
Мембраны клеток имеют сложный химический состав, включающий липиды и белки. В состав липидов входит большое число соединений, в том числе жирные кислоты, холестерол, структурообразующие гликолипиды и фосфолипиды (ФЛ) и другие соединения. В составе 
клеточно-мембранного комплекса мериносовой шерсти найдено около 
47 % липидов. Из них около 39 % составляли ФЛ: фосфатидилсерин 
(ФС), фосфатидилхолин (ФХ), фосфатидилэтаноламин (ФЭ) и др. Однако отмечается, что в соответствии с содержанием фосфора доля ФС 
должна быть большей. Считают, что кутикулярные мембраны содержат 
практически все типы липидов, обычно присутствующих в мембранах, 
причем вероятно они химически связаны с мембранными белками [10, 
11]. Взаимодействием между белками и липидами объясняют высокую 
химическую устойчивость эпикутикулы. При удалении липидов из 
мембраны экстракцией органическими растворителями устойчивость 
ее к действию химических реагентов снижается. 
Электронно-микроскопические исследования с использованием 
контрастирующих веществ показали, что клеточно-мембранный комплекс кутикулы кроме двух неконтрастированных слоев, названных  
β-слоями, включает и темный слой, названный δ-слоем [12-14]. Полагают, что δ-слой содержит протеиновый материал, а два β-слоя – липидные образования. Качественные анализы внутренних липидов, экстрагируемых из шерсти смесью хлороформ-метанол, муравьиной кислотой или изопропанолом показали, что в них содержатся высшие жирные кислоты (предельные и непредельные), их эфиры, стеролы, холестерол, десмостерол, а также около 15 % структурообразующих гликолипидов, церамиды и менее 1 % ФЛ [12, 14, 15–19]. 
Корковый слой (кортекс), образован ороговевшими веретенообразными эпителиальными клетками; он составляет основную массу волоса и определяет его главные технологические и товарные свойства 
[20]. Веретенообразные клетки неоднородны по своей структуре и составу; они состоят из нитеобразных фибрилл, погруженных в цементирующее вещество («матрикс») и окруженных клеточными мембранами. 

-8
В корковом слое различают два типа клеток: ортокортекс и паракортекс (рис. 1.1). 

Рис. 1.1. Строение волоса: 1 – α-спираль кератина;  
2 – протофибриллы; 3 – микрофибриллы; 4 – матрикс;  
5 – макрофибриллы; 6 – клетка кортекса; 7 – ортокортекс; 
8 – паракортекс; 9 – эпикутикула; 10 – экзокутикула;  
11 – эндокутикула; 12 – кутикула [21] 

Ортокортекс обладает большей химической активностью, чем 
паракортекс. Размещение этих слоев может быть двояким: вдоль оси 
волоса в виде неправильных полуцилиндров и концентрическими кругами. В последнем случае поверхностным слоем может быть: ортокортекс (волос ангорской козы); паракортекс (полугрубая овечья шерсть, 
волос человека) – данные волосы обладают большей химической 
устойчивостью [6]. 
Толщина коркового слоя волоса различных животных неодинакова. Вследствие особой плотности переплетения клеток в корковом 
слое от его толщины зависит прочность волоса на разрыв и на излом. 
Кератины фибрилл этого слоя отличаются низким содержанием серосодержащих цистина, пролина и треонина и высоким содержанием аспарагиновой и глютаминовой кислот, лейцина и аланина [6]. 
Цементирующее вещество («матрикс»), в которое погружены 
фибриллы, по своему аминокислотному составу характеризуется высоким содержанием серосодержащей аминокислоты цистина, пролина, 
треонина и серина и незначительным содержанием лейцина, а особенно 
аспарагиновой кислоты и лизина [6]. 
Это означает, что между анионоактивными кератинами фибрилл 
и катионоактивными кератинами цементирующего вещества возможно 
активное ионное взаимодействие (образование интенсивных солевых 
связей). 
Химическое взаимодействие в кератинах коркового слоя, 
в первую очередь, осуществляется в цементирующем веществе. 

-9
В частности, в нем сравнительно легко могут протекать реакции дисульфидно-сульфгидрильного обмена, которые могут изменять характер дисульфидных связей и образовывать новые сульфгидрильные 
группы. В результате этих реакций может осуществляться активное 
взаимодействие между кератинами цементирующего вещества и фибрилл, приводящее к образованию дисульфидных связей между различными гистоструктурными компонентами [6]. 
Такой характер взаимодействия этих различных морфологических компонентов волоса не является единственным. Химическое взаимодействие и структурно-механическая связанность морфологических компонентов различных кератинов, объясняет особую способность их проявлять свойства единого волокна. 
Сердцевина расположена в центральной части и представляет собой рыхлую пористую ткань, состоящую из многогранных клеток. 
Белки сердцевины волоса отличаются значительно более низким серосодержанием, чем кератины других морфологических компонентов волоса, на основании чего, а также ряда других особенностей, белки сердцевины иногда не относят к классу кератинов. Однако не стоит отвергать кератиновой природы белков сердцевины волоса, а лишь относить 
их к группе так называемых мягких кератинов. Внутри клеток можно 
наблюдать сморщенное ядро, пузырьки воздуха и зерна пигмента. Значительное количество воздуха находится в межклеточных пространствах, которые могут служить путями для проникновения внутрь волоса различных жидкостей [6]. 
В условиях щелочной обработки, при которой корковый слой волоса почти полностью разрушается (4 н. раствор едкого натра), в сердцевине не происходит видимых изменений. Наряду с этим кератины 
сердцевины обладают повышенной чувствительностью к ферментам. 
Кератины сердцевины имеют преимущественно кислотный характер, т. 
е., очевидно, богаты остатками дикарбоновых аминокислот, а также содержат много тирозина [22]. 
Волосы различают по степени изогнутости и извитости (рис. 1.2). 
Форма волос имеет большое значение в меховом производстве, 
так как является одним из факторов, от которых зависят внешний вид 
и другие свойства волосяного покрова. Извитость волоса связана с его 
тониной; чем меньше поперечное сечение, тем нежнее, мягче и имеет 
большее количество витков на единицу длины [22]. 

-10
Рис. 1.2. Виды извитости волос: а – прямой; б – изогнутый; 
в – изломанный; г – волнистый; д – штопорообразный;  
е – спиральный 

Кроме того, у животных различают направляющие, остевые, промежуточные, пуховые волосы и вибрисы (чувствующие) (рис. 1.3). 
Направляющие – отличаются значительной толщиной и упругостью, имеют наибольшую длину стержня (составляют 0,1–0,6 % от общего количества волос) [22]. 

Рис. 1.3. Категории волос: а – чувствующий; б – направляющий; 
в – остевой; г – промежуточный; д – пуховой 

Остевые – имеют меньшую длину стержня, однако их толщина 
превосходят толщину направляющих волос (составляют 1–6  %) [22]. 
Пуховые – короче всех других, очень тонкие и нежные, образуют 
нижний наиболее густой слой волосяного покрова (составляют 94–