清洁化皮革真空鞣制技术与设备的研究

【摘要】： 皮革工业是国民经济的支柱产业之一,在为国家创造大量财富的同时,由于较为严重的环境污染已成为社会广泛关注的焦点,也是决定制革业能否持续发展的关键。因此,实现制革的清洁化生产,从源头解决污染问题迫在眉睫。 本文利用真空机制的脱气、膨松、浸渍、脱水等作用,以提高在制品的吸收率、结合率为目标,探索了皮革真空清洁鞣制技术的新原理和新工艺。在所研制的实验型皮革真空转鼓的基础上,进行了皮革真空鞣制技术的试验研究,使鞣制过程的物理—化学氛围得以改善,加快了化学反应速度,减少了铬鞣污染。这对制革业清洁生产工艺的实施,促进制革业可持续发展具有重要意义。 在多学科综合与交叉的基础上,研究了在真空环境下,皮组织内部结构的变化,化学药剂向皮内渗透的途径以及与皮结合的过程,影响渗透与结合的因素。利用实验型真空转鼓,分别进行平行对比试验,动鞣、静鞣实验,正交实验,对鞣制新工艺进行探索和参数优化；提高了鞣制工序中铬的利用率,增强铬与皮胶原的结合,减少了鞣制工艺操作时间。 在三因素三水平正交试验中,分析了皮革真空铬鞣过程中的鞣制时间、铬粉用量、温度等因素对收缩温度、废液Cr2O3含量、皮内Cr2O3含量、Cr2O3吸收率的影响；得出鞣制时间对成革品质影响最大,其次为铬粉用量,温度影响最小。综合考虑收缩温度和Cr2O3的吸收率得到的最佳优化工艺为：鞣制时间310min,铬粉用量1.32%,温度40℃。 以柿子栲胶为植鞣剂,进行了常压和真空皮革鞣制的对比试验,结果表明：常压下157小时可完成鞣制；真空环境下,17小时可完成鞣制,鞣剂全部渗透于皮料,收缩温度可达80℃,极大减少了鞣制时间,成革后外观接近黄色,粒面细腻,革身柔软。 设计了废液循环利用的原理方案,进行了废液循环试验,将废铬液直接用于下次铬鞣,可循环使用5次以上,而且重现规律性稳定。降低了环境污染,为困扰制革业的污染问题提供了新的解决途径。 依据真空下皮革鞣制对机械作用的要求和工艺需要,通过分析比较,确定了转鼓的总体设计方案及主要技术参数：工作室真空度2000-4000Pa,加热温度25℃-40℃可调,内筒转速5～30r/min可调。运用Pro/E软件进行零部件的三维建模,优化转鼓结构,提高了转鼓的工作性能。为制革设备的更新和功能的提升作出了贡献。 本研究不仅适用于鞣制工序,而且对皮革整个湿加工工段都具有参考价值,有可能引发皮革加工原理和设备的一次重大变革,对减少制革环境污染具有重要意义。 【关键词】：皮革鞣制 真空环境 工艺试验 清洁化 真空转鼓 废液循环
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TS529
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-12
• 1 绪论12-26
• 1.1 课题的背景及来源12-13
• 1.2 课题的基础理论和研究意义13-14
• 1.2.1 基础理论13-14
• 1.2.2 研究意义14
• 1.3 国内外研究概况及发展趋势14-16
• 1.4 制革机械的发展现状16-21
• 1.4.1 制革机械发展概况17-19
• 1.4.2 常压转鼓类型19-21
• 1.4.3 真空转鼓21
• 1.5 本课题研究主要内容21-23
• 1.5.1 主要研究内容21-22
• 1.5.2 研究目标22
• 1.5.3 主要技术指标22
• 1.5.4 研究方案22-23
• 1.6 本课题的关键技术及创新之处23-25
• 1.6.1 关键技术23-24
• 1.6.2 创新之处24-25
• 1.7 本章小结25-26
• 2 清洁生产与皮革真空鞣制机理26-42
• 2.1 制革工业清洁化生产26-31
• 2.1.1 清洁生产的概念26-27
• 2.1.2 传统制革与清洁化制革的比较27
• 2.1.3 清洁生产的必要性27-28
• 2.1.4 制革工业中的清洁生产技术28-30
• 2.1.5 制革工业清洁生产及展望30-31
• 2.2 铬鞣机理与鞣制过程31-35
• 2.2.1 铬鞣机理31-34
• 2.2.2 鞣制过程34-35
• 2.3 清洁化皮革鞣制的原理35-38
• 2.3.1 关键科学问题36-37
• 2.3.2 皮革真空鞣制机理分析37-38
• 2.4 皮革真空鞣制的技术要点38-39
• 2.5 皮革真空膨松实验39-41
• 2.5.1 实验装置39
• 2.5.2 实验步骤39-40
• 2.5.3 切片染色实验40-41
• 2.6 本章小结41-42
• 3 实验用皮革真空转鼓42-55
• 3.1 真空转鼓的总体方案42-43
• 3.1.1 真空转鼓的设计要求和参数42
• 3.1.2 方案分析与比较42-43
• 3.2 真空转鼓的结构与工作原理43-48
• 3.2.1 真空转鼓结构43-45
• 3.2.2 转鼓的工作原理及参数45-48
• 3.3 实验转鼓的三维建模与仿真48-51
• 3.4 皮革真空鞣制设备样机制造51-54
• 3.4.1 加热系统51-52
• 3.4.2 控制系统52-53
• 3.4.3 转鼓结构53
• 3.4.4 样机试制53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 4 皮革真空鞣制工艺试验55-78
• 4.1 真空环境下皮革铬鞣试验55-69
• 4.1.1 皮革铬鞣的性能55
• 4.1.2 真空铬鞣试验55-59
• 4.1.3 皮革铬鞣试验检测59-62
• 4.1.4 皮革真空鞣制正交试验设计62-69
• 4.2 真空环境下皮革植鞣试验69-72
• 4.2.1 植物鞣剂的现状与特点69-70
• 4.2.2 以柿子栲胶为鞣剂的植鞣试验70-72
• 4.2.3 实验结论72
• 4.3 废液循环试验及应用72-75
• 4.3.1 污水的产生及危害73
• 4.3.2 鞣制过程废液循环试验73-75
• 4.4 鞣制准备工段工艺试验75-76
• 4.4.1 浸水试验75-76
• 4.4.2 脱毛试验76
• 4.5 本章小结76-78
• 5 工业化皮革真空转鼓设计78-111
• 5.1 工业化真空转鼓的设计要求78
• 5.2 工业化真空转鼓的设计方案分析78-81
• 5.2.1 内筒回转式转鼓78-79
• 5.2.2 锥形转鼓设计79-80
• 5.2.3 可倾斜转鼓设计80-81
• 5.2.4 方案比较81
• 5.3 工业化真空转鼓的结构设计81-91
• 5.3.1 鼓体的设计81-88
• 5.3.2 倾动装置的设计88-89
• 5.3.3 皮革真空转鼓的三维实体模型89
• 5.3.4 试验样机89-91
• 5.4 控制系统设计91-99
• 5.4.1 控制系统要求91
• 5.4.2 控制系统PLC硬件配置91
• 5.4.3 控制系统原理图91-95
• 5.4.4 程序流程图95-99
• 5.5 真空系统设计99-110
• 5.5.1 真空系统的选择与配置99-102
• 5.5.2 水蒸汽喷射式真空泵的设计102-109
• 5.5.3 影响喷射式真空泵工作性能的因素109-110
• 5.6 本章小结110-111
• 6 结论与展望111-113
• 6.1 结论111-112
• 6.2 进一步研究的设想112-113
• 致谢113-114
• 参考文献114-118
• 攻读博士学位期间发表的学术论文目录118-119

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