碱膨胀前后片皮对成革性能影响的研究

胡柯慧，王优优，黄颖颖，杨玲娜，陈魏微，李书卿

（嘉兴学院材料与纺织工程学院轻化工程系，浙江嘉兴314001）

前言

随着制革工业由发达国家向发展中国家转移，中国已成为世界制革工业的中心之一[1]。制革中为了使裸皮厚度均匀，获得二层或多层皮，使一皮变多皮，充分利用原料皮，对厚大的原料皮都要进行剖层操作。剖层操作又叫“片皮”，剖下后带有粒面的一层称为“头层皮”，肉面层称为“二层皮”[2,3]。常见的片皮工艺主要有：（1）片碱皮工艺，该工艺片皮较早，臀背部等皮厚、纤维粗壮的部分被片薄，有利于消除部位差，且皮张变薄，化工材料易透入，利于提高成革质量。实际生产中，一般在初期片皮时，头层皮片皮厚度会较厚，二、三层得革率较低。在蓝湿革削匀阶段，将削去大量皮屑，皮张损失严重，工厂经济效益下降。（2）片蓝湿皮工艺，实行片蓝湿皮工艺也减少了削匀的皮屑，有利于减轻环境污染和降低削匀工人的劳动强度。此外，该工艺生产周期短，劳动强度低，工作效益高，经济效益高。但是片蓝湿皮的缺点也显而易见，在片蓝湿皮工艺中，皮张在前期处理中较厚，且臀背部较厚，化工材料难以透入，增加了前处理难度[4]。

目前牛皮加工中常规片皮工艺都是采用先浸灰再片皮，但是此时皮张较厚，导致浸灰材料如石灰等不易渗入，特别是粒面层更难渗透，使石灰从肉面层渗入并吸收较多的石灰等浸灰材料，容易产生过度松散的问题，致使后期二层革的强度严重下降，而皮层中间则可能产生浸灰不足、“生心”等问题。故根据这些问题，通过与常规碱膨胀后片皮工艺进行对比，采取低灰保毛脱毛后膨胀前片皮，考察碱膨胀前后片皮操作对成革性能的影响进行研究，从而考察碱膨胀前片皮操作能否在减少浸灰材料石灰用量的条件下对胶原纤维进行充分分散并能提高二层革强度。该工艺如可行，对通过改进制革工艺来实现清洁化制革具有长远意义。

1 试验部分

1.1 主要实验材料

黄牛盐湿皮，浙江瑞华皮业有限公司；铬粉（工业级），海宁兄弟皮革有限公司；脱脂剂、浸水助剂、脱灰剂，软化酶、复鞣剂、加脂剂等试剂均由汤普勒化工染料（嘉兴）有限公司提供。

1.2 主要实验设备

电子天平（CP214），上海精宏实验设备有限公司；转鼓（GSD），无锡新达轻工机械有限公司；恒温恒湿试验机（GT-7005-T），高铁检测仪器有限公司；收缩温度仪（HG），陕科大阳光电子研究所；皮革透水汽测定仪（T-7005-EV），高铁检测仪器有限公司；精密片皮机（GJ2A10-300）湖州华意皮革机械有限公司；皮革柔软度测定仪（GT-303），高铁检测仪器有限公司；拉力试验机（XL—100A），广东实验仪器厂；皮革崩裂强度测定仪（GT-7072-A），高铁检测仪器有限公司。

1.3 实验内容及方法

与常规碱膨胀后片皮工艺进行对比，采用低灰保毛脱毛后膨胀前片皮，在不同石灰用量下浸灰后一起进行后继鞣制、复鞣加脂和涂饰工艺，通过考察鞣制后蓝湿革收缩温度，成革柔软度、机械强度、透水汽性等考察此片皮工艺的可行性。

1.3.1 碱膨胀方案

取一张完整牛皮，沿着背脊线对称分割成大小接近的8块作为实验用皮，标记1～8，如图 1 所示。将 1、2、3、4 号皮样进行碱膨胀前片皮试验（即研究工艺），5、6、7、8号皮样进行碱膨胀后片皮试验（即常规工艺）。

图1 皮张取样示意图

试验按照表1、表2中的试验方案和常规浸灰工艺进行片皮和浸灰工序操作，其余前准备及后续操作按同一工艺方案进行[5]。

1.3.2 碱皮膨胀程度

试验中通过测定碱膨胀前后裸皮的增重率来表征碱膨胀程度。每个皮样在浸灰前后称重，记录重量，计算增重率。增重率公式见公式1：

式中：a—膨胀后的皮质量，kg；

b—膨胀前的皮质量，kg；

θ—增重率，%。

1.3.3 蓝湿革收缩温度和含铬量

通过测定蓝湿革铬含量和收缩温度表征鞣制效果，同时也表征了鞣前工段处理中胶原纤维的分散程度。用氯酸钾法进行铬含量测定[6]，在数字式皮革收缩温度测定仪上测定蓝湿革收缩温度。

1.3.4 成革物理机械性能的测定

将所得头层和二层蓝湿革削匀后，分别按照鞋面革常规工艺进行加工成成革，然后按照牛皮鞋面物理机械性能国标测定标准[6]，测定成革的抗张强度、撕裂强度、崩破强度、柔软度、透水汽性等基本物理机械性能。

表1 碱膨胀前片皮试验方案

表2 浸灰后片皮试验方案

表3 浸灰后碱皮增重率（%）

表4 膨胀前后片皮蓝湿革的Cr2O3含量（%）

表5 膨胀前后片皮蓝湿革的收缩温度（℃）

2 实验结果与讨论

2.1 碱皮增重率

从表3数据分析得出：碱膨胀前片皮各皮样的增重率大于膨胀后片皮皮样，说明碱膨胀前片皮使浸灰更容易进行，石灰更容易渗透，使灰皮在低的石灰用量下有好的膨胀度，使皮内外胶原纤维的分散更为均匀。

2.2 蓝湿革Cr2O3含量

从表4中鞣制后头层和二层革中的Cr2O3含量可以看出，碱膨胀前片皮所得头层蓝湿革比碱膨胀后片皮所得头层蓝湿革Cr2O3含量高0.6%～0.8%，说明碱膨胀前片皮后浸灰操作在低石灰用量的情况下对胶原纤维的分散程度比较好。两种片皮工艺所得二层蓝湿革中Cr2O3含量接近，相差不大，说明两种工艺对二层皮的胶原分散程度比较接近。

2.3 蓝湿革的收缩温度

从表5中蓝湿革收缩温度可以得出，碱膨胀前片皮所得头层蓝湿革的收缩温度比浸灰后片皮头层皮样的收缩温度高1.5～3℃，与表4中头层蓝湿革中Cr2O3含量较高相符合。说明皮样在片皮后浸灰工艺中，在低石灰用量的情况下皮内的胶原纤维松散效果比较好，利于铬鞣剂的渗透和结合。同样两种工艺所得二层蓝湿革的收缩温度相差不大，也和其Cr2O3含量相符，也说明两种工艺对二层皮的胶原分散程度比较接近。

表6 成革的强度

表7 成革的透水汽性（mg/（cm2·h））

表8 成革的柔软度（mm）

2.4 成革性能分析

2.4.1 强度

从表6中成革的各项强度可以得出：碱膨胀前片皮所得头层革和二层革皮样的抗张强度、撕裂强度和蹦破强度均低于碱膨胀后片皮所得皮样的强度，说明尽管碱膨胀前片皮皮样在后继的浸灰工序中使用了较少量的石灰，但在处理过程中皮胶原蛋白损失较多，导致成革各种强度不足，由此说明碱膨胀前片皮工艺还可以进一步减少石灰的用量。

2.4.2 透水汽性

透水汽性的大小由革的孔率来决定，影响革孔率的因素包括皮纤维结构、加工过程、涂饰材料等。表7中数据分析，碱膨胀前片皮所得头层革的透水汽性较好，说明皮样在片皮后浸灰工艺中，皮内的胶原纤维松散效果比较好，这和灰皮膨胀率、蓝湿革收缩温度和含铬量测定结果是一致的；而所得二层革由于涂饰过程中采用辊涂，涂层比较厚，这大大地降低了革的透水汽性，故透水汽性较差，且两个片皮工艺所得皮样透水汽性相差不大。

2.4.3 柔软度

柔软度是皮革的重要手感性能。从表8中数据分析得出，碱膨胀前片皮所得头层革的柔软度明显比碱膨胀后片皮所得成革的柔软度好，说明碱膨胀前片皮皮样的胶原纤维松散程度好，这和所得灰皮膨胀率、蓝湿革收缩温度、含铬量和透水汽性测定结果是一致的；而二层由于采用辊涂、涂层厚等影响，导致柔软度差别不大。

3 结论

经过碱膨胀前后工艺所得灰皮膨胀率、蓝湿革收缩温度和含铬量和成革各项性能的测定分析，得出以下结论：

（1）碱膨胀前片皮使后继浸灰操作更容易进行，石灰更容易渗透，在低石灰用量下有好的膨胀度，胶原纤维的分散比较好。

（2）膨胀前片皮所得蓝湿革的收缩温度和铬含量比碱膨胀后片皮的高，说明膨胀前片皮在低石灰用量下有好的胶原分散，利用铬鞣剂的渗透和结合。

（3）膨胀前片皮所得成革的低强度和高柔软度和透水汽性，说明经膨胀前片皮的皮样在后续浸灰等工序中胶原分散较好，但皮质损失稍大。

所得结果表明膨胀前片皮工艺可以在减少石灰用量下能充分分散胶原纤维，利于清洁化生产，可进一步研究石灰最佳用量、如何提高二层革强度和废液循环使用相关内容。

[1]廖隆理.制革化学与工艺学(上册)[M].北京:科学出版社,2005,3-4.

[2]魏世林.制革工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1999,127.

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

[4]申泰周.猪皮四种片皮方法的探讨[J].中国皮革,1995,13(1):42-43.

[5]何灿,但年华,张玉红.几种保毛脱毛法及其作用机理[J].西部皮革,2014,36(18):25-27.

[6]罗晓民,丁绍兰,周庆芳.皮革理化分析[M].北京:中国轻工业出版社,2013,224-315.