ND鞣革参数优化研究
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前 言
nd( no drum) 铬鞣技术［1］是利用特殊设计的皮革鞣制机［2 －5］代替转鼓进行铬鞣操作的技术。当前皮革工业中用于铬鞣工序的鞣制机械和设备主要是转鼓，但是使用转鼓进行鞣制存在着生产效率低、装卸料困难、易造成环境污染、自动化程度低等问题［6］。使用转鼓进行的传统铬鞣，由于铬鞣剂具有一定的收敛性，皮张的面积会有不同程度的缩小，这种鞣剂的收敛作用容易使皮革粒面变粗，并张扬了皮面伤残; 同时在转鼓的转动过程中，皮张会不断受到抛摔、碰撞、摩擦和挤捏，在这些机械作用下，大量皮屑和皮蛋白会脱离皮革而进入鞣液中，这些蛋白质及其水解产物将会与鞣剂结合，降低鞣液中鞣剂的鞣性，严重影响鞣制废液的循环利用。使用皮革鞣制机进行铬鞣操作的 ND 铬鞣技术与转鼓铬鞣技术相比，可以增加皮革的面积，美化皮革的粒面，掩蔽其表面伤残，提高利用率; 铬鞣废液更容易进行循环利用;还可以节约能源，降低皮革鞣制的耗电量［7］。由于 ND 铬鞣技术使用的鞣制设备与转鼓铬鞣不同，因此其铬鞣工艺条件与传统的铬鞣工艺也不相同。研究表明: 影响 ND 铬鞣过程的主要因素有鞣制转速、鞣制时间、鞣制线压力和浴液铬含量等。本文采用正交试验法对 ND 铬鞣技术的最佳工艺条件进行研究。
1 试验
1． 1 ND 铬鞣技术的正交试验设计
为了得到 ND 铬鞣技术的最佳工艺条件，以坯革的 Ts 作为检验标准，以鞣制转速、鞣制时间、鞣制线压力和浴液铬含量作为正交试验的 4 因素，确定了四因素三水平的正交试验方案［8］( 详见表 1) ，然后对试验结果进行分析，以得出 ND 铬鞣技术的最佳工艺条件。
1． 2 试验设备
使用特殊设计的皮革鞣制机进行ND 铬鞣，该皮革鞣制机是由带有传动系统的鞣制辊和装/卸皮辊，压力辊、操作台、传送带、鞣制槽、油缸、液压系统、机架组成。
1． 3 试验材料
削匀后的猪皮酸皮，单层厚度 0． 5～ 0． 6mm，每张面积约 11 ～ 13SF。Tank-rom － AB，土耳其产; 小苏打，国产。
1． 4 试验操作
采用拉伸或推刮的方法，使猪皮酸皮面积得到充分的扩张，将面积扩张后的猪酸皮平铺在皮革鞣制机的传送带上，转动鞣制辊，传送带会将酸皮缠绕在鞣制辊上。将配好的鞣液注入鞣制槽中，转动鞣制辊，调节压力辊的压力，开 始 鞣 制，直 至 将 酸 皮 鞣 制完全。
1． 5 测定方法
铬鞣革收缩温度按常规收缩温度的测定方法进行( 以水为加热介质)［9］。
2 结果与讨论
2． 1 ND 铬鞣影响因素
2． 1． 1 鞣制转速的影响
鞣制转速对 ND 铬鞣的影响如图1 所示。从图 1 可以看出: 当鞣制转速从 5r/min 增加到 10r/min 时，皮革的收缩温度呈下降趋势，鞣制转速从10r / min 增加到 15r / min 时，皮革的收缩温度开始缓慢上升，但上升的幅度比下降的幅度小。原来以为，随着鞣制转速的增加，传送带和皮张与鞣液的相对运动增加，相应地增加了皮张与鞣液之间的机械作用，可以促进鞣液的渗透，皮革的收缩温度会随之增加。但是试验结果却不完全相同。可能是因为当鞣制转速较低时，传送带和皮张浸入到鞣液中的部分在鞣液中的停留时间相对较长，传送带的空隙中容纳的鞣液较多，压力辊的挤出作用和经过压力辊后的吸入作用可以促进传送带中的鞣液的渗透。而随着鞣制转速的增加，传送带和皮张浸入到鞣液中的部分在鞣液中的停留时间变短，传送带的空隙中来不及容纳足够的鞣液，一定程度上抵消了机械作用的增加所产生的促进渗透的作用。只有当鞣制转速增加到一定程度( 10r/min 以上) ，鞣制转速所产生的机械作用对鞣液的渗透作用才会增加，但是这种机械作用对鞣液渗透的促进效果不如压力辊所产生的促进效果好。
2． 1． 2 鞣制时间的影响
由转鼓进行的常规铬鞣，一般开始鞣制 1 ～ 2h 之后，铬鞣剂就已经渗透均匀，之后就可以进行提碱、加温等操作，总转动时间约需要 8 ～ 12h，然后静置过夜。ND 铬鞣使用皮革鞣制机进行鞣制，铬鞣剂的渗透主要靠压力辊的挤出与吸入作用和鞣制辊转动产生的机械作用来促进，铬鞣剂的渗透较为困难，因此鞣制时间要比转鼓铬鞣的时间长。综合考虑劳动生产率和制革厂的实际生产安排等情况后，将 ND 铬鞣的鞣制时间设定为8、12 和18h。鞣制时间对 ND 铬鞣的影响如图2 所示。从图 2 可以看出: 随着鞣制时间的增加，皮革的收缩温度呈上升趋势，当鞣制时间超过 11h 后，皮革的收缩温度可以达到 90℃以上，鞣制时间超过 12h 后，皮革的收缩温度上升较快。
2． 1． 3 鞣制线压力的影响
鞣制线压力是指压力辊与缠绕在鞣制辊上的传送带及皮张接触界面( 实际是一条直线) 上每毫米的压力值( 以牛顿为单位) 。压力辊对经过其下的皮张施加一定的压力，由于皮张具有一定的弹性，在压力的作用下，鞣液会被从皮张内挤出，皮张经过压力辊后，压力会消失，皮张又会将鞣液吸入皮内，从而促进鞣液的渗透; 同时，由于压力的作用，传送带上的花纹会印在皮张表面，并被鞣剂固定。鞣制时线压力对 ND 铬鞣的影响如图 3所示。从图 3 可以看出: 当鞣制线压力从 0． 37N/mm 增加到 0． 62N/mm 时，皮革的收缩温度呈现比较快的下降趋势，因为随着压力的增加，鞣液的渗透会变得越来越困难; 但是当鞣制线压力从 0． 62N/mm 增加到 0． 88N/mm时，皮革的收缩温度却出现了缓慢的上升，可能是因为此时压力对鞣液的挤出与吸入作用增强，克服了一部分渗透困难。
2． 1． 4 浴液铬含量的影响
浴液铬含量对 ND 铬鞣的影响如图 4 所示。从图 4 可以看出: 当浴液铬含量从 8g/L 增加到 14g/L 时，皮革的收缩温度呈现出比较快的上升趋势，当浴液铬含量从 14g/L 增加到 16g / L 时，皮革的收缩温度几乎没有增加，说明此时再增加浴液铬含量对皮革收缩温度的增加效果不大。
2． 2 正交试验的结果
根据表 2 中各因素在不同水平下的试验结果，以皮革的收缩温度为检验标准，由极差分析可知，ND 铬鞣鞣制浴液的铬含量的极差最大，是 ND铬鞣的最主要的影响因素，鞣制时间的极差最小，对 ND 铬鞣的影响最小，各因素对 ND 铬鞣影响的主次顺序为: 浴液铬含量 ＞ 鞣制转速 ＞ 鞣制线压力 ＞ 鞣制时间。通过试验结果可以得出 ND 铬鞣最佳工艺条件为: 浴液铬含量 16g/L、鞣制转速 5r/min、鞣制线压力 0． 37N/mm、鞣制时间为 18h。
3 结 论
1) 鞣制浴液的铬含量是 ND 铬鞣最主要的影响因素，随着浴液铬含量的增加，皮革的收缩温度呈上升趋势。2) 鞣制转速是 ND 铬鞣其次的影响因素，当转速较小时，皮革的收缩温度随转速增大而减少; 当转速较大时，皮革的收缩温度随转速的增大而缓慢增加。3) 鞣制线压力是 ND 铬鞣再次的影响因素，当压力较小时，皮革的收缩温度随压力的增大而减少; 当压力较大时，皮革的收缩温度随压力的增大而缓慢增加。4) 鞣制时间是 ND 铬鞣最小的影响因素，随着鞣制时间的增加，皮革的收缩温度呈上升趋势。5) ND 铬鞣最佳工艺条件为: 浴液铬含量 16g/L、鞣制转速 5r/min、鞣制 线 压 力 0. 37N/mm、鞣 制 时 间为 18h。