堿膨脹前后片皮對(duì)成革性能影響的研究

胡柯慧，王優(yōu)優(yōu)，黃穎穎，楊玲娜，陳魏微，李書卿

（嘉興學(xué)院材料與紡織工程學(xué)院輕化工程系，浙江嘉興314001）

前言

隨著制革工業(yè)由發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，中國(guó)已成為世界制革工業(yè)的中心之一[1]。制革中為了使裸皮厚度均勻，獲得二層或多層皮，使一皮變多皮，充分利用原料皮，對(duì)厚大的原料皮都要進(jìn)行剖層操作。剖層操作又叫“片皮”，剖下后帶有粒面的一層稱為“頭層皮”，肉面層稱為“二層皮”[2,3]。常見(jiàn)的片皮工藝主要有：（1）片堿皮工藝，該工藝片皮較早，臀背部等皮厚、纖維粗壯的部分被片薄，有利于消除部位差，且皮張變薄，化工材料易透入，利于提高成革質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)中，一般在初期片皮時(shí)，頭層皮片皮厚度會(huì)較厚，二、三層得革率較低。在藍(lán)濕革削勻階段，將削去大量皮屑，皮張損失嚴(yán)重，工廠經(jīng)濟(jì)效益下降。（2）片藍(lán)濕皮工藝，實(shí)行片藍(lán)濕皮工藝也減少了削勻的皮屑，有利于減輕環(huán)境污染和降低削勻工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，該工藝生產(chǎn)周期短，勞動(dòng)強(qiáng)度低，工作效益高，經(jīng)濟(jì)效益高。但是片藍(lán)濕皮的缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，在片藍(lán)濕皮工藝中，皮張?jiān)谇捌谔幚碇休^厚，且臀背部較厚，化工材料難以透入，增加了前處理難度[4]。

目前牛皮加工中常規(guī)片皮工藝都是采用先浸灰再片皮，但是此時(shí)皮張較厚，導(dǎo)致浸灰材料如石灰等不易滲入，特別是粒面層更難滲透，使石灰從肉面層滲入并吸收較多的石灰等浸灰材料，容易產(chǎn)生過(guò)度松散的問(wèn)題，致使后期二層革的強(qiáng)度嚴(yán)重下降，而皮層中間則可能產(chǎn)生浸灰不足、“生心”等問(wèn)題。故根據(jù)這些問(wèn)題，通過(guò)與常規(guī)堿膨脹后片皮工藝進(jìn)行對(duì)比，采取低灰保毛脫毛后膨脹前片皮，考察堿膨脹前后片皮操作對(duì)成革性能的影響進(jìn)行研究，從而考察堿膨脹前片皮操作能否在減少浸灰材料石灰用量的條件下對(duì)膠原纖維進(jìn)行充分分散并能提高二層革強(qiáng)度。該工藝如可行，對(duì)通過(guò)改進(jìn)制革工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)清潔化制革具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料

黃牛鹽濕皮，浙江瑞華皮業(yè)有限公司；鉻粉（工業(yè)級(jí)），海寧兄弟皮革有限公司；脫脂劑、浸水助劑、脫灰劑，軟化酶、復(fù)鞣劑、加脂劑等試劑均由湯普勒化工染料（嘉興）有限公司提供。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備

電子天平（CP214），上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；轉(zhuǎn)鼓（GSD），無(wú)錫新達(dá)輕工機(jī)械有限公司；恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)（GT-7005-T），高鐵檢測(cè)儀器有限公司；收縮溫度儀（HG），陜科大陽(yáng)光電子研究所；皮革透水汽測(cè)定儀（T-7005-EV），高鐵檢測(cè)儀器有限公司；精密片皮機(jī)（GJ2A10-300）湖州華意皮革機(jī)械有限公司；皮革柔軟度測(cè)定儀（GT-303），高鐵檢測(cè)儀器有限公司；拉力試驗(yàn)機(jī)（XL—100A），廣東實(shí)驗(yàn)儀器廠；皮革崩裂強(qiáng)度測(cè)定儀（GT-7072-A），高鐵檢測(cè)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法

與常規(guī)堿膨脹后片皮工藝進(jìn)行對(duì)比，采用低灰保毛脫毛后膨脹前片皮，在不同石灰用量下浸灰后一起進(jìn)行后繼鞣制、復(fù)鞣加脂和涂飾工藝，通過(guò)考察鞣制后藍(lán)濕革收縮溫度，成革柔軟度、機(jī)械強(qiáng)度、透水汽性等考察此片皮工藝的可行性。

1.3.1 堿膨脹方案

取一張完整牛皮，沿著背脊線對(duì)稱分割成大小接近的8塊作為實(shí)驗(yàn)用皮，標(biāo)記1～8，如圖 1 所示。將 1、2、3、4 號(hào)皮樣進(jìn)行堿膨脹前片皮試驗(yàn)（即研究工藝），5、6、7、8號(hào)皮樣進(jìn)行堿膨脹后片皮試驗(yàn)（即常規(guī)工藝）。

圖1 皮張取樣示意圖

試驗(yàn)按照表1、表2中的試驗(yàn)方案和常規(guī)浸灰工藝進(jìn)行片皮和浸灰工序操作，其余前準(zhǔn)備及后續(xù)操作按同一工藝方案進(jìn)行[5]。

1.3.2 堿皮膨脹程度

試驗(yàn)中通過(guò)測(cè)定堿膨脹前后裸皮的增重率來(lái)表征堿膨脹程度。每個(gè)皮樣在浸灰前后稱重，記錄重量，計(jì)算增重率。增重率公式見(jiàn)公式1：

式中：a—膨脹后的皮質(zhì)量，kg；

b—膨脹前的皮質(zhì)量，kg；

θ—增重率，%。

1.3.3 藍(lán)濕革收縮溫度和含鉻量

通過(guò)測(cè)定藍(lán)濕革鉻含量和收縮溫度表征鞣制效果，同時(shí)也表征了鞣前工段處理中膠原纖維的分散程度。用氯酸鉀法進(jìn)行鉻含量測(cè)定[6]，在數(shù)字式皮革收縮溫度測(cè)定儀上測(cè)定藍(lán)濕革收縮溫度。

1.3.4 成革物理機(jī)械性能的測(cè)定

將所得頭層和二層藍(lán)濕革削勻后，分別按照鞋面革常規(guī)工藝進(jìn)行加工成成革，然后按照牛皮鞋面物理機(jī)械性能國(guó)標(biāo)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)[6]，測(cè)定成革的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、崩破強(qiáng)度、柔軟度、透水汽性等基本物理機(jī)械性能。

表1 堿膨脹前片皮試驗(yàn)方案

表2 浸灰后片皮試驗(yàn)方案

表3 浸灰后堿皮增重率（%）

表4 膨脹前后片皮藍(lán)濕革的Cr2O3含量（%）

表5 膨脹前后片皮藍(lán)濕革的收縮溫度（℃）

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 堿皮增重率

從表3數(shù)據(jù)分析得出：堿膨脹前片皮各皮樣的增重率大于膨脹后片皮皮樣，說(shuō)明堿膨脹前片皮使浸灰更容易進(jìn)行，石灰更容易滲透，使灰皮在低的石灰用量下有好的膨脹度，使皮內(nèi)外膠原纖維的分散更為均勻。

2.2 藍(lán)濕革Cr2O3含量

從表4中鞣制后頭層和二層革中的Cr2O3含量可以看出，堿膨脹前片皮所得頭層藍(lán)濕革比堿膨脹后片皮所得頭層藍(lán)濕革Cr2O3含量高0.6%～0.8%，說(shuō)明堿膨脹前片皮后浸灰操作在低石灰用量的情況下對(duì)膠原纖維的分散程度比較好。兩種片皮工藝所得二層藍(lán)濕革中Cr2O3含量接近，相差不大，說(shuō)明兩種工藝對(duì)二層皮的膠原分散程度比較接近。

2.3 藍(lán)濕革的收縮溫度

從表5中藍(lán)濕革收縮溫度可以得出，堿膨脹前片皮所得頭層藍(lán)濕革的收縮溫度比浸灰后片皮頭層皮樣的收縮溫度高1.5～3℃，與表4中頭層藍(lán)濕革中Cr2O3含量較高相符合。說(shuō)明皮樣在片皮后浸灰工藝中，在低石灰用量的情況下皮內(nèi)的膠原纖維松散效果比較好，利于鉻鞣劑的滲透和結(jié)合。同樣兩種工藝所得二層藍(lán)濕革的收縮溫度相差不大，也和其Cr2O3含量相符，也說(shuō)明兩種工藝對(duì)二層皮的膠原分散程度比較接近。

表6 成革的強(qiáng)度

表7 成革的透水汽性（mg/（cm2·h））

表8 成革的柔軟度（mm）

2.4 成革性能分析

2.4.1 強(qiáng)度

從表6中成革的各項(xiàng)強(qiáng)度可以得出：堿膨脹前片皮所得頭層革和二層革皮樣的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和蹦破強(qiáng)度均低于堿膨脹后片皮所得皮樣的強(qiáng)度，說(shuō)明盡管堿膨脹前片皮皮樣在后繼的浸灰工序中使用了較少量的石灰，但在處理過(guò)程中皮膠原蛋白損失較多，導(dǎo)致成革各種強(qiáng)度不足，由此說(shuō)明堿膨脹前片皮工藝還可以進(jìn)一步減少石灰的用量。

2.4.2 透水汽性

透水汽性的大小由革的孔率來(lái)決定，影響革孔率的因素包括皮纖維結(jié)構(gòu)、加工過(guò)程、涂飾材料等。表7中數(shù)據(jù)分析，堿膨脹前片皮所得頭層革的透水汽性較好，說(shuō)明皮樣在片皮后浸灰工藝中，皮內(nèi)的膠原纖維松散效果比較好，這和灰皮膨脹率、藍(lán)濕革收縮溫度和含鉻量測(cè)定結(jié)果是一致的；而所得二層革由于涂飾過(guò)程中采用輥涂，涂層比較厚，這大大地降低了革的透水汽性，故透水汽性較差，且兩個(gè)片皮工藝所得皮樣透水汽性相差不大。

2.4.3 柔軟度

柔軟度是皮革的重要手感性能。從表8中數(shù)據(jù)分析得出，堿膨脹前片皮所得頭層革的柔軟度明顯比堿膨脹后片皮所得成革的柔軟度好，說(shuō)明堿膨脹前片皮皮樣的膠原纖維松散程度好，這和所得灰皮膨脹率、藍(lán)濕革收縮溫度、含鉻量和透水汽性測(cè)定結(jié)果是一致的；而二層由于采用輥涂、涂層厚等影響，導(dǎo)致柔軟度差別不大。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)堿膨脹前后工藝所得灰皮膨脹率、藍(lán)濕革收縮溫度和含鉻量和成革各項(xiàng)性能的測(cè)定分析，得出以下結(jié)論：

（1）堿膨脹前片皮使后繼浸灰操作更容易進(jìn)行，石灰更容易滲透，在低石灰用量下有好的膨脹度，膠原纖維的分散比較好。

（2）膨脹前片皮所得藍(lán)濕革的收縮溫度和鉻含量比堿膨脹后片皮的高，說(shuō)明膨脹前片皮在低石灰用量下有好的膠原分散，利用鉻鞣劑的滲透和結(jié)合。

（3）膨脹前片皮所得成革的低強(qiáng)度和高柔軟度和透水汽性，說(shuō)明經(jīng)膨脹前片皮的皮樣在后續(xù)浸灰等工序中膠原分散較好，但皮質(zhì)損失稍大。

所得結(jié)果表明膨脹前片皮工藝可以在減少石灰用量下能充分分散膠原纖維，利于清潔化生產(chǎn)，可進(jìn)一步研究石灰最佳用量、如何提高二層革強(qiáng)度和廢液循環(huán)使用相關(guān)內(nèi)容。

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[2]魏世林.制革工藝學(xué)[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1999,127.

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[5]何燦,但年華,張玉紅.幾種保毛脫毛法及其作用機(jī)理[J].西部皮革,2014,36(18):25-27.

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