皮革干燥

出处:按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《皮革工业手册制革分册》第226页(7909字)

(一)皮革干燥的目的

(1)除去皮革中多余的水分,满足以后的整理、涂饰、美化加工对坯革的水分含量要求,最终达到成革水分含量14%~18%的要求。

(2)促进革的鞣质、染料、油脂等进一步与革纤维结合,油脂在革内分布趋于均匀。

(3)革纤维编织形态在干燥过程中所施加的伸展、熨平、绷板等机械作用下最后定型,使革身平整、粒面细致、增大革的面积产率。同时,赋予成革舒适的手感。因此,皮革干燥不能简单地看成是除去革中多余水分的过程,而是一个复杂的物理化学和机械作用的过程。

皮革干燥完成好与坏,直接影响着后续整饰操作乃至成革品质。例如,不适量的干燥,可能会造成松面、粒面粗糙及手感僵硬等。

(二)革中水分与结合的状态

1.皮革中所含的水分

2.平衡水分

当湿态革在空气中干燥时,它表面的水蒸汽分压大于周围空气中水蒸汽分压时,水分就从革面向周围空气中扩散。革中水分不断向革表面扩散,并在革表面汽化,而表面汽化的水分又不断被空气带走,这个过程不断进行,直到革中水分愈来愈少,当革面水蒸汽分压与周围空气中的水蒸汽分压达到平衡时,干燥才结束,此时革的湿度称为平衡水分。

任何物料都只能干燥到平衡水分。平衡水分的高低取决于周围空气的温度和相对湿度。铬鞣革在25℃、相对湿度为35%~60%时,其平衡水分为14%~20%。

3.临界水分

皮革干燥,与其它固体物质的干燥一样,其过程分为三个阶段,即最初的加热阶段,恒速干燥阶段、降速干燥阶段。从恒速干燥阶段到降速干燥阶段分界点时被干燥物质所含的水分,称为临界水分。临界水分的高低与革的鞣制方法、革中的鞣剂含量、油脂及其它吸水性物质含量多少均有关系。因此,不同品种的革,其值是不一样的,通常介于25%~30%之间。根据上述分析,可适当控制干燥条件:空气的温度、相对湿度、空气的流速等。当革中水分含量高于临界水分时,可以用较高的温度、较低的相对湿度和较快的空气流速干燥;当革的水分含量低于临界水分时,就应降低干燥温度和空气的流速,适当提高相对湿度,减慢皮革干燥速度;或者在伸张状态下真空干燥,尽量减少面积收缩,保持革身柔软、丰满。

4.影响皮革干燥的因素

影响皮革干燥的主要因素有:

(1)空气的温度:空气的温度愈高,湿态革中水分蒸发就愈快,湿态革干燥也就愈快。在实际生产中,干燥室或烘道干燥温度对铬鞣革而言,通常控制为40~50℃,植鞣革干燥可控制为25~30℃。

(2)空气的相对湿度:空气的相对湿度愈低,湿态革水分蒸发愈快,干燥速度也愈快,干燥时间缩短。相反,空气的相对湿度愈高,湿态革水分难于蒸发,因而干燥速度下降,干燥时间延长,尤其是南方梅雨季节时,空气相对湿度很高,湿态革经过几天都难于干透,影响生产进度。空气的相对湿度过低,会促使湿态革干燥过急,革身收缩率过大,使革身手感僵硬,粒面粗糙。因此,干燥室或烘道干燥时空气的相对湿度通常控制为40%~60%之间。植鞣革干燥时空气的相对湿度比铬鞣革要高一些,防止反栲。

(3)空气的流速:在干燥室或烘道干燥设备内,采取鼓风和排风装置,不断鼓入一定量的不饱和空气,排出潮湿的空气,加快空气的流速,加速革面水分的蒸发,从而加快湿态革的干燥,通常控制空气的流速为1~2m/s。

(4)空气的压力:降低空气的压力,使水的沸点下降,从而在低温或中温下加速湿态革的干燥,皮革真空干燥机就是利用这一原理而设计制造出来的,意大利CARTIGLIANO公司生产的多台板(7×2.2m)真空干燥机,采用闭路式热回收,在很大程度上提高了加热效果,同时也提高了真空效果,可以在30℃下干燥,而且皮革品质好,Finrac公司多台板节约能源的低温真空干燥机,台板的最高温度为65℃。

(三)皮革干燥方法

皮革干燥有多种方法,每种干燥方法都各有优缺点。皮革干燥方法的选择主要取决于产品品质要求和工厂设备条件。在实际生产中大多采用两种或两种以上干燥方法的组合干燥。

1.挂晾干燥

挂晾干燥就是将湿态或潮湿态皮革搭在或夹在杆上,在背阴自然环境或干燥室内进行干燥,是生产实践中较为常见的干燥方法。湿态皮革是指染色加脂并经搭过夜的皮革,湿态皮革直接干燥的方法主要用于服装革和手套革。其优点是干燥缓和,皮革纤维较松散,干后坯革手感比较柔软。缺点是粒面较粗,革收缩较大,伸长率也较大。潮湿状态皮革主要指经真空干燥等其它干燥方法进行过初步干燥的皮革,其含水量在35%左右。这种状态的皮革进行挂晾干燥适用于鞋面革,其优点是既避免了湿态挂晾干燥所产生的粒面粗、伸长率大等不足,又体现了挂晾干燥的坯革手感好的优点。

采用背阴自然环境挂晾的干燥方法,其优点是干燥缓和,充分体现了挂晾干燥手感好的优越性,并可节约大量能源。其缺点是占用场地大,干燥时间长,在潮湿的南方,当空气的相对湿度大于80%时,很难使湿态革“干透”。为了克服这些缺点,可使用索道自动挂晾干燥机,使车间的空间和温度得以充分地利用。干燥室挂晾干燥,由于在室内装有加热设施及通风设施,其优点是干燥速度快、生产周期短,对生产计划有保证。缺点是耗用能源多。也有将传统的干燥室干燥改成烘道挂晾干燥机,配置自动通风装置及加热控制系统,形成了热风循环干燥系统。

挂晾干燥应注意在挂晾前,皮革不得有压死折现象,否则,在后面的加工中不易消除。同时,对干燥室温度及干燥速度应合理控制。特别对植鞣革的挂晾干燥,要倍加小心,否则会出现反栲等质量问题。经验表明,植鞣革干燥初期,温度控制为25~30℃,相对湿度控制为50%~60%,而在后期则为45~50℃和30%~40%。

2.贴板干燥

贴板干燥是将待干燥的湿革平贴在加热的金属板上进行较快速干燥的干燥方法。为便于将湿革平整紧密地贴在金属板上,皮革应含有足够多的水分,甚至有时需在水中浸泡后再进行贴板干燥。

贴板干燥的优点是设备简单,能耗低,操作容易掌握,干燥速度快,并有较好的定型性。缺点是劳动条件差,干燥不均匀,不安全。这种干燥方法所获得的皮革,粒面平细度和革身伸长率介于挂晾干燥和真空干燥之间。因此,贴板干燥常用于鞋面革的初级干燥(代替挤水伸展)和需磨绒皮革的第一次干燥。

贴板干燥应注意将皮革铺平、推开、贴实,并且控制好皮革水分不要低于30%。否则皮革身骨将会不平和板硬。

3.粘板干燥

粘板干燥是将待干燥湿革用粘合剂平粘在加热的光滑金属板上进行干燥的干燥方法。除采用粘合剂和金属板光滑外,与贴板干燥相同。

粘板干燥的优点是干燥均匀,粒面平细,伸长率较小而且均匀,可用于鞋面革、服装革的生产。

在粘板干燥中,应注意将皮革均匀推开、粘实,不能有气泡。干燥的皮革的水分也不能过低,以免影响手感。

4.真空干燥

真空干燥是待干燥皮革在温度50~75℃、真空度93~100kPa状态下进行强制、快速干燥的干燥方法。真空干燥都在专用的真空干燥机上进行。为了提高效率和方便操作,在真空干燥前,湿态皮革需经过挤水伸展或贴板干燥,除去大部分自由水,并促皮革粒面平展。

目前我国使用的真空干燥机类型有多台板真空干燥机(单台板、双台板、三台板、四台板、五台板、六台板)、双面可倾式真空干燥机、圆筒形真空干燥机以及节约能源的Finvac多层台板真空干燥机等。

真空干燥的优点是干燥速度快,革身平整,伸长率较小,粒面平细。缺点是皮革手感容易偏硬,能耗高、劳动强度较大。真空干燥适用于鞋面革及箱用革。

由于真空干燥是强制和快速干燥,在操作中应注意不能使皮革过分干燥、皮革水分含量应控制在35%左右。否则,造成成革偏硬。

5.绷板干燥

绷板干燥是在绷板干燥机上将待干燥皮革用专用夹具沿皮革边缘夹住,以人工或机械力量使之向外适度扩张的状态下进行定型干燥的干燥方法。待干燥皮革有湿态和干态之分。湿态绷板干燥专门用于球革、汽车座垫革、摔纹革的主要干燥,使革身平整,尽量减少伸长率,增大面积产率。对摔纹革而言,使粒面层适度松弛,有利于转鼓摔时容易均匀起纹。干态绷板干燥的皮革,在干燥前的含水量一般在25%~30%之间,经绷板干燥后,可以达到干燥定型、平整、伸长率较为一致、增大皮革面积等目的。干态绷板干燥较为常用。服装革、手套革、包袋革、家具革及软鞋面革等,都需要使用绷板干燥的干燥方法。绷板干燥一般与其它干燥方法结合使用。

绷板干燥应注意按品种及皮革面积大小的不同,适当确定对皮革的扩张力,且尽量使皮革纵向和横向伸长率基本一致。过大的扩张力和过高的干燥温度,极易造成皮革严重松面,而且坯革身骨僵硬。另外值得特别注意的是,在进行绷板干燥操作时,要保持皮革的自然形状,否则会造成皮革不平整、伸长率不均匀等一系列缺陷。绷板干燥时夹间距应控制在10cm左右为好。

6.钉板干燥

钉板干燥是将待干燥潮湿皮革沿其边缘,在具有一定拉伸力的情况下用铁钉钉在木板上再经晾干或烘干的干燥方法。

钉板干燥的优点是革身平整,伸长率小而各方向接近一致,皮革面积得率高。缺点是革身丰满柔软度略差,劳动效率低,强度大。一般情况,潮革钉板干燥适用于山鞋面革、鞋里革等。湿革钉板干燥适用于球革、家具革等,也可用于服装革。

皮革的钉板干燥,一般先钉头尾,后钉边腹部,再钉四肢。而对皮革、绵羊皮革和山羊皮革来说,由于横向延伸性比纵向大,应先钉两边腹部,后钉头尾,再钉四肢。

钉板干燥应注意钉板时拉伸力要适当,特别是湿钉板干燥时更应注意;要保持皮革的正常形状;钉板干燥最好采用背阴自然晾干法进行干燥。

7.热泵干燥

热泵干燥方法是经过加热的干空气,从循环输入道进入密闭的干燥室内,蒸发和吸收革中水分,使湿革干燥。经过吸湿后的含湿空气经循环输出道吸入热泵循环系统,在热泵蒸发器处被冷却,使空气体积缩小,并达到饱和状态(相对湿度100%),被凝结成液滴,经冷凝液收集装置排出系统外。经过冷凝除湿后的冷干空气又经过热泵冷凝器时被加温,变成了干热空气,又再次经过循环输入道进入密闭的干燥室内进行第二次循环,这样一次次重复进行,直到皮革干燥到符合要求为止。

热泵干燥方法的优点是,热空气对流干燥与热泵的脱水作用相结合,干燥室等温密封和对流空气的循环使用时大量节约热能,因而与一般方法相比,可节约能量40%~50%。

采用这种干燥方法,干燥室的密封和隔热是十分重要的。如果密封和隔热良好,热量的损失可大大减少。此外,热交换器的除尘,进出口管道的维修对有效地提高热能利用率都是很重要的。

8.介电加热干燥

介电加热干燥是将待干燥皮革置于高频场内,在高频电场的交变作用下使水分蒸发的干燥方法。介电加热干燥包括高频干燥和微波干燥。电场频率低于300MHz时,称为高频;电场频率在300MHz至300GHz时,称为微波。

介电加热干燥的优点是干燥速度快,革身柔软丰满;其缺点是耗电量大,并要求有特殊的安全防护措施。因此,在现代制革技术的生产实践中已很少使用介电加热干燥方法。

9.远红外干燥

远红外干燥是通过向待干燥湿革辐射远红外线,使革中水分受热汽化蒸发的干燥方法。这种干燥方法需在专门的机器上进行。

远红外干燥的优点是干燥均匀而且速度快,皮革柔软丰满,生产环境好。其缺点是耗电量大。因此,目前远红外干燥方法尚未广泛地在工业中得到应用。

(四)皮革干燥操作实例

1.铬鞣黄牛软鞋面革的干燥

(1)工艺流程

(染色加脂)→搭马过夜→挤水伸展→真空干燥→挂晾干燥→堆置或回潮→振荡拉软→平展拉软→绷板干燥→修边→(涂饰)

(2)干燥工序操作要点

①挤水伸展:在专用挤水伸展机上进行,横竖向操作。在伸展过程中,最好采用自动往复伸展。要求将粒面上的皱纹展平,革身平整无压折,皮革具有初步定型,水分含量为50%~55%。

②真空干燥:在真空干燥机上进行。操作时将皮革粒面朝下(钢板)铺平,在温度50~75℃、真空度93~100kPa下干燥2min。要求干燥后皮革水分含量为35%左右。

③挂晾干燥:采用悬挂索道自动干燥机或其它自然挂晾干燥方法,使皮革在自然条件下较缓慢地除去结合水,使皮革最后含水量约为20%。

④绷板干燥:经过回潮、拉软或振软后在绷板机上进行。要求扩张力适当,绷板机内温度40℃,相对湿度45%左右,保持正常皮革形状。皮革最后含水量约为20%。

2.铬鞣绵羊正面服装革的干燥

(1)工艺流程

(染色加脂)→搭马静置→挂晾干燥→堆置→回潮→拉软或铲软→摔软→绷板干燥→修边→(涂饰)

(2)干燥工序操作要点

①挂晾干燥:采用背阴自然挂晾干燥法。要求用夹子夹皮革两前腿挂起干燥,直至全干(水分含量约20%)收下,堆置48h以上,以保持革内水分分布均匀。

②绷板干燥:在绷板机上进行。要求扩张力适度,绷板机内温度30℃,相对湿度40%,保持皮革的正常形状下定型,使皮革各方向的伸长率相近。干燥后皮革含水量在20%以下。

3.猪皮反绒服装革的干燥

(1)工艺流程

(中和加脂)→贴板干燥→第一次挂晾干燥→堆置→铲软→磨绒→称重→染色加脂→搭马静置→第二次挂晾干燥→堆置→铲软→摔软起绒→绷板干燥→修边→理绒→成品

(2)干燥工序操作要点

①贴板干燥:在贴板干燥机上进行。其干燥目的是使皮革平展,具有一定硬度,便于后面磨绒加工。因此,操作时要求尽量使皮革平展。当皮革干燥至大约含水35%时取下。

②第一次挂晾干燥:采用背阴自然挂晾或烘干室挂晾干燥。要求最后含水量为18%左右。

③第二次挂晾干燥:采用背阴自然挂晾干燥或烘干室挂晾干燥。要求避免阳光照射,含水量达20%左右时取下。

④绷板干燥:在绷板机上进行。要求扩张力适度,绷板干燥机内温度30℃,相对湿度40%,干燥至含水量为18%~20%。

4.植鞣黄牛底革的干燥

(1)工艺流程

(加油填充)→平展→第一次挂晾干燥→平展→第二次挂晾干燥→回潮→静置→第一次打光或压光→静置过夜→第二次打光或压光→第三次挂晾干燥

(2)干燥工序操作要点

①第一次挂晾干燥:其目的是除去革内大部分水分,以便于下一步伸展定形操作。这次干燥一般采用背阴自然挂晾干燥方法,使干燥结束时皮革含水量在35%~40%之间。干燥时温度控制在30℃左右为宜。同时应注意通风排湿,以防皮革发霉。

②第二次挂晾干燥:仍然采用背阴自然挂晾干燥方式。要求温度控制在40~50℃之间,干燥后皮革含水量在18%~20%之间。

③第三次挂晾干燥:采用背阴自然挂晾干燥方法。干燥温度在40~50℃之间,干燥后皮革含水量约为18%~20%。

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