Tannery Shavings and Mineral Additives as a Basis of New Composite Materials

Ławińska, Katarzyna; Modrzewski, Remigiusz; Serweta, Wioleta

doi:10.5604/01.3001.0013.2906

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Tannery Shavings and Mineral Additives as a Basis of New Composite Materials

Autorzy

Ławińska Katarzyna , Modrzewski Remigiusz , Serweta Wioleta

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

13_tannery_shavings_and_mineral_additives_as_a_basis_of_new_composite_fibres_2019_5.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.2906

Warianty tytułu

Kompozyt z odpadowych strużyn garbarskich i dodatków mineralnych

Języki publikacji

Abstrakty

This paper analyses the possibility of using tannery shavings as a basis for new composite materials with specified properties. The new material was made by combining tannery shavings with an adhesive medium. Mineral additives, such as dolomite, kaolin and bentonite were used in an amount of 5% and 10% of the total mass of shavings as a filler. In order to point out the influence of mineral additives on the final composite structure, some physico–mechanical properties, such as tensile strength and elasticity were examined with the use of static tensile tests. The second part of the investigation involved the analysis of wetteability by immersion, because this property depends on several aspects, such as surface roughness and the material structure. Thus, changes in wetteability values can provide information about the impact of mineral additives on the material properties of composites. With regard to physico–mechanical and sorption properties obtained on the basis of experimental results, it was possible to define areas of possible applications of these materials in comparison with current methods.

Prezentowane badania dotyczą oceny możliwości formowania nowych kompozytów na bazie odpadowych strużyn generowanych przez zakłady garbarskie podczas procesów wyprawy skór. Materiał kompozytowy powstaje przez połączenie strużyn oraz dodatków mineralnych, takich jak kaolin, dolomit oraz bentonit za pomocą medium adhezyjnego w postaci kleju skórnego. Ilości użytych dodatków mineralnych stanowią 5% oraz 10% odniesienie do masy wykorzystanych strużyn. W celu określenia jakościowego wpływu dodatków mineralnych na właściwości wytworzonych materiałów przeprowadzono badania dwukierunkowe. W celu dokonania charakterystyki właściwości mechanicznych takich, jak: naprężenia niszczące oraz wielkość odkształceń w zakresie sprężystym wykonano próby rozciągania osiowego. Znajomość relacji naprężenie – odkształcenie pozwoliło na obliczenie modułów Younga, definiujących obszar podobieństwa do powszechnie stosowanych materiałów. Z drugiej strony w celu zdefiniowania jego struktury oraz innych właściwości, przeprowadzono badania zdolności pochłaniania wody przez nowopowstały materiał. Przeprowadzone badania miały na celu określenie zakresu możliwych aplikacji uformowanego materiału.

Słowa kluczowe

composites tannery shavings mineral fillers

kompozyty wióry garbarskie wypełniacze mineralne

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny

Czasopismo

Fibres & Textiles in Eastern Europe

Rocznik

2019

Tom

Vol. 27, no. 5 (137)

Strony

89--93

Opis fizyczny

Bibliogr. 47., rys., tab.

Twórcy

autor

Ławińska Katarzyna

k.lawinska@ips.lodz.pl

ŁUKASIEWICZ Research Network – Institute of Leather Industry, Lodz, Zgierska 73, 91-462 Lodz

autor

Modrzewski Remigiusz

Lodz University of Technology, Faculty of Process and Environmental Engineering, Wolczanska 213, 90-924 Lodz

autor

Serweta Wioleta

ŁUKASIEWICZ Research Network – Institute of Leather Industry, Lodz, Zgierska 73, 91-462 Lodz

Bibliografia

1. Famielec S. Wieczorek-Ciurowa K. Incineration of tannery waste in a tunnel furnace system. Civil and Environmental Engineering Reports 2013; 10: 63-72.
2. Ławińska K, Obraniak A, Modrzewski R. Granulation Process of Waste Tanning Shavings. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2019; 27, 2(134): 107-110. DOI: 10.5604/01.3001.0012.9994.
3. GUS. Rocznik statystyczny przemysłu 2016. Warszawa.
4. Zengin G, Ozgunay H, Mavioglu Ayan E, Mete Mutlu M. determination of dyestuffs remaining in dyeing processes of vegetable-tanned leathers and their removal using shavings. Pol. J. Environ. Stud. 2012; 21, 2: 479-506.
5. Wu C, Zhang W, Liao X, Zeng Y, Shi B. Transposition of chrome tanning. Journal of the American Leather Chemists Association 2014; 109: 176-183.
6. Sharaf S A A, Gasmeleed G A, Musa A E. Reduction of hexavalent chromium from chrome shavings. International Journal of Advance Industrial Engineering 2013; 1, 1: 24-27.
7. Cabeza L F, Taylor M M, DiMaio G L, Brown E, Marmer W N, Carrió R, Celma P J, Cot J. Processing of leather waste: pilot scale studies on chrome shavings. II. Purification of chrome cake and tanning trials. Journal American Leather Chemists Association 1998; 93, 3: 83-98.
8. Rao J R, Thanikaivelan P, Sreeram KJ, Nair B U.Green route for the utilization of chrome shavings (chromium-containing solid waste) in tanning industry. Environ. Sci. Technol. 2002; 36, 6: 1372–1376.
9. Rao J R, Thanikaivelan P, Sreeram K J, Nair B U. Tanning studies with basic chromium sulfate prepared using chrome shavings as a reductant: a call for 'wealth from waste' approach to the tanning industry. Journal of the American Leather Chemists Association 2004; 99: 170- 176.
10. Erdem M. Chromium recovery from chrome shaving generated in tanning process. Journal of Hazardous Materials 2006; B129: 143–146.
11. Pillai P, Archana G. A novel process for biodegradation and effective utilization of chrome shavings, a solid waste generated in tanneries, using chromium resistant Bacillus subtilis P13. Process Biochemistry 2012; 47: 2116–2122.
12. Aftab M N, Hameed A, Ul-Haq I, Sheng C R. Biodegradation of leather waste by enzymatic treatment. Chinese Journal of Process Engineering 2006; 6, 3: 462-465.
13. Taylor M M, Diefendorf E J, Na G C, Marmer W N. Enzymatic processing of materials containing chromium and protein. US Patent No 5094946A, 1992.
14. Cabeza L F, Taylor M M, DiMaio G L, Brown E, Marmer W N, Carrió R, Celma P J, Cot J. Processing of leather waste: pilot scale studies on chrome shavings. Isolation of potentially valuable protein products and chromium. Waste Management 1998; 18: 211-218.
15. Ławińska K, Gendaszewska D, Grzesiak E, Jagiello J, Obraniak A. Use of tanning waste in seed production. Przemysł Chemiczny 2017; 96, 11: 2344-2347.
16. Ławińska K, Gendaszewska D, Grzesiak E, Lason-Rydel M, Obraniak A. Coating of leguminosarum seeds with collagen hydrolyzates from tanning waste. Przemysł Chemiczny. 2017; 96, 9: 1877-1880.
17. Ławińska K, Lasoń-Rydel M, Gendaszewska D, Grzesiak E, Sieczyńska K, Gaidau C, Epure D G, Obraniak A. Coating of Seeds with Collagen Hydrolysates from Leather Waste. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2019; 27, 4(136): 31-36.
18. Marsal A, Maldonado F, Cuadros S, Bautista M E, Manich A M. Adsorption isotherm, thermodynamic and kinetics studies of polyphenols onto tannery shavings. Chemical Engineering Journal 2012; 183, 21-29.
19. Tahiri S, Albizane A, Messaoudi A, Azzi M, Bennazha J, Alami Younssi S, Bouhria M. Thermal behaviour of chrome shavings and of sludges recovered after digestion of tanned solid wastes with calcium hydroxide. Waste Management 2007; 27: 89–95.
20. Przepiórkowska A, Stańczak M. Recovery of collagen derived from tanned leather waste materials. Przemysl Chemiczny 2003; 82, 8-9: 1146-1148.
21. Przepiórkowska A, Chrońska K, Zaborski M. Chrome-tanned leather shavings as a filler of butadiene–acrylonitrile rubber. Journal of Hazardous Materials 2007; 141: 252–257.
22. Sahari J, Salit MS, Zainudin ES, Maleque MA. Degradation Characteristics of SPF/SPS Biocomposites. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2014; 22, 5(107): 96-98.
23. Mohanty A K, Misra M, Drzal L T. Sustainable bio – composites from renewable sources: opportunities and challenges in the green materials world. Journal of Polymers and the Environment 2002; 10: 19-26.
24. Ławińska K, Serweta W, Modrzewski R. Qualitative Evaluation of the Possible Application of Collagen Fibres: Composite Materials with Mineral Fillers as Insoles for Healthy Footwear. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2018; 26, 5(131): 81-85. DOI: 10.5604/01.3001.0012.2536
25. Ławińska K, Serweta W, Modrzewski R. Studies on water absorptivity and desorptivity of tannery shavings-based composites with mineral additives. Przemysl Chemiczny 2019; 98(1): 106-109.
26. Ławińska K, Modrzewski R. Analysis of sieve holes blocking in a vibrating screen and a rotary and drum screen. Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2017; 52, 2: 812- 828.
27. Ławińska K, Modrzewski R, Wodzinski P. Mathematical and empirical description of screen blocking. Granular Matter. 2016. 18, 1:13.
28. Ławińska K, Wodziński P, Modrzewski R. A method for determining sieve holes blocking degree. Physicochemical Problems of Mineral Processing 2015; 51, 1: 15-22.
29. Ławińska K, Modrzewski R, Wodziński P. Comparison of the potential of using drum and vibrating screens for segregating mineral and municipal waste. Rocznik Ochrona Środowiska 2015; 17, 2: 1365-1388.
30. Modrzewski R, Wodziński P. The results of process investigations of a double - frequency screen. Physicochemical Problems of Mineral Processing 2010; 44: 169-178.
31. Modrzewski R, Wodziński P. Screens for segregation of mineral waste. Physicochemical Problems of Mineral Processing 2011; 47:267-274.
32. Ławińska K, Modrzewski R, Serweta W. The phenomenon of screen blocking for mixtures of varying blocking grain content. Mineral Resources Management 2018; 34, 1: 83-95.
33. Obraniak A, Gluba T, Ławińska K, Derbiszewski B. Minimisation of environmental impact related with storing fly ash resulting from hard coal combustion. Environment Protection Engineering 2018; 44, 4: 177-189.
34. Obraniak A, Lawinska K. Spectrophotometric analysis of disintegration mechanisms (abrasion and crushing) of agglomerates during the disc granulation of dolomite. Granular Matter 2018; 20: 7.
35. Prochoń M, Biernacka A, Witczak A. Kompozyty ceramiczne jako pełne wykorzystanie zalet ceramiki. Eliksir 2017; 1, 5: 15-16.
36. Peiwei G, Xiaolin L, Shaochun J, Hui Z, Chunxing G. Using a new composite expansive material to decrease deformation and fracture of concrete. Materials Letters 2008; 62: 106– 108.
37. Ławińska K, Gendaszewska D, Kozar O, Sprynskyy M, Wionczyk B. Studies on selected properties of natural mineral modified leathers with the addition of polyhexamethylenebiguanide-based preparation. Technologia i Jakość Wyrobów 2017; 62: 86- 95.
38. Materials Data Book. Cambridge University Engineernig Departament. Edition 2003.
39. Góralczyk S, Kukielska D. The quality of Polish aggregates. Górnictwo i Geoinżynieria. 2010; 34(4): 211-224.
40. Szczerba J, Prorok R, Goławski C, Madej D, Śnieżek E. Effect of selected ecological coal-tar pitches on the properties of dolomite refractories. Materiały Ceramiczne 2011; 63(4):779-785.
41. Wyszomirski P, Lewicka E. Bentonite as a versatile industrial mineral for different markets. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2005; 21(3): 5-19.
42. Jonczy I, Borówka B. Characteristics of near-surface part of the Orzesze beds in the region of the main saddle in view of weathering processes. Mineral Resources Management 2016; 32(2): 111-124.
43. Obraniak A, Gluba T. Model of energy consumption in the range of nucleation and granule growth in drum granulation of bentonite. Physicochemical Problems of Mineral Processing 2012; 48 (1): 121-128.
44. Pehlivan H, Ozmihci F, Tihminolioglu F, Balkose D, Ulku S. Water and water vapor sortption studies in polypropylene - zeolite composites. Journal of Applied Polymer Science. 2003; 90: 3069-3075.
45. Huuhilo T, Martikka O, Butylina S, Karki T. Impact of mineral fillers to the moisture resistance of wood – plastic composites. Baltic Forestry 2010; 16, 1: 126-131.
46. Falkiewicz-Dulik M. Characteristics of the materials used in the insoles. Technologia i Jakość Wyrobów 2016; 61: 86-94.
47. Serweta W, Olejniczak Z, Woźniak B. Analysis of Insole Material Impact on Comfort During Physical Exertion. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2018; 26, 2(128): 100-103. DOI: 10.5604/01.3001.0011.5746.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-17bdbaed-3481-43ad-a02d-9220665378ae