堿膨脹前后片皮對成革性能影響的研究

胡柯慧，王優優，黃穎穎，楊玲娜，陳魏微，李書卿

（嘉興學院材料與紡織工程學院輕化工程系，浙江嘉興314001）

前言

隨著制革工業由發達國家向發展中國家轉移，中國已成為世界制革工業的中心之一[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，對厚大的原料皮都要進行剖層操作。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，利于提高成革質量。實際生產中，一般在初期片皮時，頭層皮片皮厚度會較厚，二、三層得革率較低。在藍濕革削勻階段，將削去大量皮屑，皮張損失嚴重，工廠經濟效益下降。（2）片藍濕皮工藝，實行片藍濕皮工藝也減少了削勻的皮屑，有利于減輕環境污染和降低削勻工人的勞動強度。此外，該工藝生產周期短，勞動強度低，工作效益高，經濟效益高。但是片藍濕皮的缺點也顯而易見，在片藍濕皮工藝中，皮張在前期處理中較厚，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片皮工藝都是采用先浸灰再片皮，但是此時皮張較厚，導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，容易產生過度松散的問題，致使后期二層革的強度嚴重下降，而皮層中間則可能產生浸灰不足、“生心”等問題。故根據這些問題，通過與常規堿膨脹后片皮工藝進行對比，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成革性能的影響進行研究，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膠原纖維進行充分分散并能提高二層革強度。該工藝如可行，對通過改進制革工藝來實現清潔化制革具有長遠意義。

1 試驗部分

1.1 主要實驗材料

黃牛鹽濕皮，浙江瑞華皮業有限公司；鉻粉（工業級），海寧兄弟皮革有限公司；脫脂劑、浸水助劑、脫灰劑，軟化酶、復鞣劑、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 主要實驗設備

電子天平（CP214），上海精宏實驗設備有限公司；轉鼓（GSD），無錫新達輕工機械有限公司；恒溫恒濕試驗機（GT-7005-T），高鐵檢測儀器有限公司；收縮溫度儀（HG），陜科大陽光電子研究所；皮革透水汽測定儀（T-7005-EV），高鐵檢測儀器有限公司；精密片皮機（GJ2A10-300）湖州華意皮革機械有限公司；皮革柔軟度測定儀（GT-303），高鐵檢測儀器有限公司；拉力試驗機（XL—100A），廣東實驗儀器廠；皮革崩裂強度測定儀（GT-7072-A），高鐵檢測儀器有限公司。

1.3 實驗內容及方法

與常規堿膨脹后片皮工藝進行對比，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行后繼鞣制、復鞣加脂和涂飾工藝，通過考察鞣制后藍濕革收縮溫度，成革柔軟度、機械強度、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，沿著背脊線對稱分割成大小接近的8塊作為實驗用皮，標記1～8，如圖 1 所示。將 1、2、3、4 號皮樣進行堿膨脹前片皮試驗（即研究工藝），5、6、7、8號皮樣進行堿膨脹后片皮試驗（即常規工藝）。

圖1 皮張取樣示意圖

試驗按照表1、表2中的試驗方案和常規浸灰工藝進行片皮和浸灰工序操作，其余前準備及后續操作按同一工藝方案進行[5]。

1.3.2 堿皮膨脹程度

試驗中通過測定堿膨脹前后裸皮的增重率來表征堿膨脹程度。每個皮樣在浸灰前后稱重，記錄重量，計算增重率。增重率公式見公式1：

式中：a—膨脹后的皮質量，kg；

b—膨脹前的皮質量，kg；

θ—增重率，%。

1.3.3 藍濕革收縮溫度和含鉻量

通過測定藍濕革鉻含量和收縮溫度表征鞣制效果，同時也表征了鞣前工段處理中膠原纖維的分散程度。用氯酸鉀法進行鉻含量測定[6]，在數字式皮革收縮溫度測定儀上測定藍濕革收縮溫度。

1.3.4 成革物理機械性能的測定

將所得頭層和二層藍濕革削勻后，分別按照鞋面革常規工藝進行加工成成革，然后按照牛皮鞋面物理機械性能國標測定標準[6]，測定成革的抗張強度、撕裂強度、崩破強度、柔軟度、透水汽性等基本物理機械性能。

表1 堿膨脹前片皮試驗方案

表2 浸灰后片皮試驗方案

表3 浸灰后堿皮增重率（%）

表4 膨脹前后片皮藍濕革的Cr2O3含量（%）

表5 膨脹前后片皮藍濕革的收縮溫度（℃）

2 實驗結果與討論

2.1 堿皮增重率

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

2.2 藍濕革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濕革比堿膨脹后片皮所得頭層藍濕革Cr2O3含量高0.6%～0.8%，說明堿膨脹前片皮后浸灰操作在低石灰用量的情況下對膠原纖維的分散程度比較好。兩種片皮工藝所得二層藍濕革中Cr2O3含量接近，相差不大，說明兩種工藝對二層皮的膠原分散程度比較接近。

2.3 藍濕革的收縮溫度

從表5中藍濕革收縮溫度可以得出，堿膨脹前片皮所得頭層藍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中頭層藍濕革中Cr2O3含量較高相符合。說明皮樣在片皮后浸灰工藝中，在低石灰用量的情況下皮內的膠原纖維松散效果比較好，利于鉻鞣劑的滲透和結合。同樣兩種工藝所得二層藍濕革的收縮溫度相差不大，也和其Cr2O3含量相符，也說明兩種工藝對二層皮的膠原分散程度比較接近。

表6 成革的強度

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 強度

從表6中成革的各項強度可以得出：堿膨脹前片皮所得頭層革和二層革皮樣的抗張強度、撕裂強度和蹦破強度均低于堿膨脹后片皮所得皮樣的強度，說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，但在處理過程中皮膠原蛋白損失較多，導致成革各種強度不足，由此說明堿膨脹前片皮工藝還可以進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決定，影響革孔率的因素包括皮纖維結構、加工過程、涂飾材料等。表7中數據分析，堿膨脹前片皮所得頭層革的透水汽性較好，說明皮樣在片皮后浸灰工藝中，皮內的膠原纖維松散效果比較好，這和灰皮膨脹率、藍濕革收縮溫度和含鉻量測定結果是一致的；而所得二層革由于涂飾過程中采用輥涂，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中數據分析得出，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、藍濕革收縮溫度、含鉻量和透水汽性測定結果是一致的；而二層由于采用輥涂、涂層厚等影響，導致柔軟度差別不大。

3 結論

經過堿膨脹前后工藝所得灰皮膨脹率、藍濕革收縮溫度和含鉻量和成革各項性能的測定分析，得出以下結論：

（1）堿膨脹前片皮使后繼浸灰操作更容易進行，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）膨脹前片皮所得藍濕革的收縮溫度和鉻含量比堿膨脹后片皮的高，說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合。

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

所得結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，可進一步研究石灰最佳用量、如何提高二層革強度和廢液循環使用相關內容。

[1]廖隆理.制革化學與工藝學(上冊)[M].北京:科學出版社,2005,3-4.

[2]魏世林.制革工藝學[M].北京:中國輕工業出版社,1999,127.

[3]曾俊杰.關于豬皮制革的片皮方法[J].四川皮革,1991,11(3):28-31.

[4]申泰周.豬皮四種片皮方法的探討[J].中國皮革,1995,13(1):42-43.

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

[6]羅曉民,丁紹蘭,周慶芳.皮革理化分析[M].北京:中國輕工業出版社,2013,224-315.