Контактно-вакуумная (вакуумная) сушка кожевенного полуфабриката представляет собой контактную сушку в условиях среднего вакуума (остаточное давление 1,33-13,3 кПа) и является наиболее прогрессивной сушкой, так как отличается высокой интенсивностью, достаточной экономичностью и позволяет получать кожу хорошего качества. Длительность контактно-вакуумной сушки составляет всего лишь несколько минут. В отличие от других способов сушки, применяемых в кожевенной промышленности, сушка в вакууме дает возможность интенсивно вести процесс при более низких температурных режимах. Это имеет первостепенное значение, поскольку сильное и длительное термическое воздействие на влажный полуфабрикат нередко приводит к его повреждению. При вакуумной сушке, так же как и при сушке внаклейку, полуфабрикат высушивается фиксированным на гладкой поверхности. Однако никакого клея при этом не применяется, что особенно важно при получении высококачественной кожи с естественной лицевой поверхностью. Для кож вакуумной сушки характерна очень хорошая разделка и высокий выход по площади.
     Таким образом, сушка в вакууме объединяет в себе преимущества контактной сушки в атмосфере и сушки внаклейку.
     1. Общая характеристика вакуум - сушилок
     В настоящее время в кожевенной промышленности применяются вакуум-сушилки различных конструкций и типов. Однако во всех используется контактный обогрев при температуре поверхности обогреваемой плиты 30-90 °С и вакууме со средним значением остаточного давления около 6,67 кПа.
     В состав вакуум-сушилок входят: нагреваемая плита 1 (рис. 34), установленная на раме сушилки, верхняя плита 2, называемая крышкой, теплообменник 6, конденсатор 3, насос 5 для подачи горячей воды с электродвигателем, водокольцевой вакуумный насос 5 с электродвигателем, резервуар 4 для воды и коммуникации с запорными и регулирующими устройствами, обеспечивающими поддержание в установленных пределах температуры плиты и крышки.

Рис. 34. Общая принципиальная схема вакуум -сушилки

     Нагреваемая плита вакуум-сушилки изготавливается из высококачественной стали и имеет тщательно отполированную, очень гладкую рабочую поверхность. Нагрев плиты обычно осуществляется циркулирующей горячей водой или паром при давлении не менее 196 кПа, однако возможны и другие способы нагрева, например циркулирующим маслом, горячим газом, с помощью электричества.
     Мокрый полуфабрикат кладут лицевой поверхностью на эту плиту и расправляют циклями, после чего на нее опускается крышка и включается вакуум-насос. Крышка сушилки шлифованными торцами плотно прилегает к поверхности плиты, образуя с ней рабочее пространство вакуум-сушильной камеры. В вакуум-камере влага нагретого полуфабриката интенсивно превращается в пар, который отсасывается в конденсатор и там конденсируется. При этом создается вакуум, глубина которого зависит от температуры воды, охлаждающей змеевик конденсатора. От эффективности работы конденсатора во многом зависят скорость вакуумной сушки и затраты энергии на нее. Вакуум-насос поддерживает создаваемый вакуум и удаляет из конденсатора газообразные примеси и воздух, выделяющийся при конденсации паров и проникающий через неплотности в вакуум-камере.
     Если пары воды, даже в небольшом количестве, конденсируются на внутренней поверхности крышки, это приводит к образованию потеков на полуфабрикате. В некоторых сушилках для предотвращения преждевременной конденсации крышка нагревается с помощью расположенных в ней обогреваемых трубок.
     Во время сушки полуфабрикат, расправленный на горячей плите, равномерно прижимается к ней пористой прокладкой, закрепленной в основании крышки сушилки. Эта прокладка должна не только свободно пропускать водяные пары, но и быть достаточно упругой и термостойкой, не изменять своих свойств при длительной эксплуатации сушилки, не аккумулировать в себе жировые и другие вещества, удаляемые в небольших количествах из полуфабриката при сушке. В большей степени этим требованиям удовлетворяют прокладки из специальных синтетических волокон. В некоторых сушилках прокладки выполнены в виде металлических сеток, однако последние часто оставляют отпечатки на поверхности полуфабриката. Войлочные и фетровые прокладки, хотя и получили значительное распространение, отличаются слишком плотной структурой, забиваются жирующими веществами, быстро становятся жесткими и в результате не обеспечивают равномерного прижатия полуфабриката к горячей плите. Вместе с тем такое прижатие является необходимым. Опыт показывает, что при высушивании без прижатия, т. е. без приложения к полуфабрикату определенного механического давления, получается неудовлетворительная по качеству кожа с низким выходом по площади. Однако сила прижатия не может устанавливаться произвольно, а должна выбираться в зависимости от вида полуфабриката. Если сила прижатия не регулируется, она практически равна противодавлению атмосферы, вызванному вакуумом. При остаточном давлении в камере около 5,33 кПа и размерах плиты 1,8X3,2 м общее давление достигает 0,5 МН.
     В некоторых конструкциях вакуум-сушилок вопрос регулирования механического давления на полуфабрикат оригинально, просто и вместе с тем экономично решается с помощью противовакуума, создаваемого в крышке сушилки, как это схематично показано на рис. 35.

Рис. 35. Схема крышки вакуум-сушилки

     Крышка имеет раму 1 необходимой жесткости и боковыми стенками плотно прилегает к горячей плите 5 вакуум-сушилки. Герметизация полости крышки и плиты обеспечивается эластичными прокладками 4. Самое нижнее положение в крышке занимает упругая прижимная прокладка 6, закрепленная на металлической перфорированной пластине 3. Над этой пластиной располагаются обогревающие устройства для предотвращения конденсации паров в крышке (на рисунке не показаны), а еще выше - прочная непроницаемая пластина - мембрана 2, упруго прикрепленная к стенкам крышки. Таким образом, мембрана делит внутреннее пространство крышки на две части. Под мембраной должен создаваться возможно высокий вакуум, чтобы более интенсивно и быстро протекало испарение влаги из полуфабриката. Пространство над мембраной может быть соединено с наружным воздухом, тогда возникает полное противодавление атмосферы - около 0,5 МН. Величину вакуума в этом же пространстве можно легко и быстро регулировать с помощью дросселирующего клапана. С увеличением противовакуума, т. е. вакуума над мембраной, механическое давление на полуфабрикат уменьшается, а при одинаковой величине вакуума под мембраной и противовакуума становится равным нулю.
     Рассмотренная принципиальная схема вакуум-сушилки характерна для сушилок горячего типа, в которых полуфабрикат укладывают лицевой поверхностью на горячую плиту, а испаряемая влага отсасывается вверх, т. е. через крышку. Основным недостатком вакуум-сушилок этого типа является зачастую недостаточно равномерная сушка полуфабриката из-за неравномерной подачи к нему тепла, что связано с образованием воздушных карманов между поверхностью нагреваемой плиты и циркулирующим потоком теплоносителя. Кроме того, немеханизированная расправка полуфабриката на горячих плитах создает опасность ожога рук рабочих, а также приводит к значительным выделениям тепла и влаги в рабочую зону. Существует также возможность теплового повреждения лицевого слоя полуфабриката во время его расправки на горячей плите при атмосферном давлении.
     Все эти обстоятельства привели к созданию вакуум-сушилок холодного типа, конструктивно отличающихся от сушилок горячего типа главным образом расположением основных рабочих органов (рис. 36). В настоящее время на предприятиях применяют вакуум-сушилки обоих видов.

Рис. 36. Схемы вакуум -сушилок горячего (а) и холодного (б) типов

     В сушилках холодного типа полуфабрикат укладывают бахтармяной поверхностью на обогреваемую пористую пластину крышки и приводят в контакт с горячей плитой. Нагрев полуфабриката осуществляется сверху, а испаряемая влага отсасывается вакуум-насосом вниз. При такой конструкции отпадает необходимость специального обогрева крышки сушилки во избежание преждевременной конденсации пара. Конденсат под действием собственной массы стекает в сепаратор. Поскольку рабочая поверхность горячей плиты в вакуум-сушилках холодного типа обращена вниз, появляющиеся в циркулирующем теплоносителе воздушные пузыри не скапливаются у ее противоположной поверхности и не оказывают отрицательного влияния на равномерность сушки. Обслуживание этих сушилок осуществляется в более благоприятных условиях, чем в случае сушилок горячего типа.
     На пористой пластине полуфабрикат перед высушиванием разводится не столь интенсивно, как на горячей плите, поэтому выход кожи по площади при сушке в сушилках холодного типа обычно несколько ниже, чем в сушилках горячего типа.
     В вакуум-сушилках различных типов длина горячих плит составляет 3-4 м, ширина 1,6-2,1 м. Расправку полуфабриката на плите и снятие его после высушивания обычно выполняют два человека. Однако при работе на вакуум-сушилке с одной плитой независимо от типа сушилки нельзя избежать потерь рабочего времени. Обслуживающие рабочие ждут окончания сушки, после чего должны снять высушенный полуфабрикат и подготовить для сушки следующий. Поэтому в ряде конструкций вакуум-сушилок предусматриваются сдвоенные обогреваемые плиты, каждая из которых имеет свою откидную либо поднимающуюся крышку. Есть вакуум-сушилки, в которых одна крышка поочередно перемещается от одной плиты к другой, как, например, в итальянской вакуумной сушилке "Гоццини" (рис. 37). При работе на такой сушилке потери рабочего времени резко уменьшаются: пока на одной плите полуфабрикат высушивается, на другой - подготавливается к сушке.

Рис. 37. Общий вид вакуум -сушилки "Гоццини"

     Для облегчения обслуживания и повышения производительности труда вакуум-сушилки объединяют в группы, располагая относительно друг друга по-разному в зависимости от конструктивных особенностей. С этой же целью используют вакуум-сушилки, включающие в себя более двух сушильных поверхностей (столов). Такие сушилки, в которых столы располагаются один над другим, называют многоярусными [61].

Рис. 38. Общий вид вакуум-сушилки "Инкома"

     В трехъярусной итальянской сушилке "Инкома" (рис. 38) имеется, например, два подвижных стола и один - стационарный (нижний). Конструкция подвижных столов такова, что нижняя поверхность каждого из них является крышкой для стола, расположенного ниже. Крышка же для самого верхнего стола закреплена неподвижно. В начале работы сушилки все три ее стола находятся в крайнем нижнем положении и рабочие (обычно двое) расправляют полуфабрикат на верхнем столе. Затем этот стол поднимается вверх, попадает под крышку и начинается сушка. Тем временем рабочие, расправив полуфабрикат на среднем столе, поднимают его и прижимают вплотную к верхнему столу для сушки. После того как полуфабрикат расправлен на нижнем столе, вся система из двух столов опускается вниз и начинается сушка на нижнем столе, а верхний же стол освобождается от высушенного полуфабриката.
     На таком же принципе основана работа и других трехъярусных сушилок, например сушилки "Финвак" (Финляндия).
     На отечественных заводах, вырабатывающих кожи хромового дубления, широкое распространение получили контактно-вакуумные сушилки "Твин-Вак" производства французской фирмы "Шарво" (рис. 39).

Рис. 39. Общий вид вакуум -сушилки с наклонным расположением обогреваемых плит

     На каждую из четырех обогреваемых плит помещают или три-четыре опойка, или три мелких выростка, или два крупных выростка, или две-три половинки полукожника, бычка или яловки легкой, одну половинку яловки средней или бычины легкой.
     Вакуумная сушилка "Твин-Вак" по конструкции относится к сушилкам горячего типа и имеет четыре обогреваемые поверхности с индивидуальными откидными крышками. Плиты с крышками объединены попарно в два комплекта, между которыми размещается оборудование для создания вакуума, конденсатор и пульт управления всеми механизмами сушилки.
     Вакуумная сушилка СХКВ-4 (СССР) по конструкции аналогична сушилке "Твин-Вак".
     Отличительной особенностью вакуум-сушилок СХКВ-4 и "Твин-Вак" является то, что обогреваемые плиты в них расположены не горизонтально, а под углом 75° к горизонту. Такая почти вертикальная установка обогреваемых плит исключает возможность образования непосредственно под ними воздушных карманов, нарушающих контакт между плитой и теплоносителем, что характерно для сушилок горячего типа с горизонтальным расположением плит. Поэтому сушилки СХКВ-4 и "Твин-Вак" обеспечивают более равномерное высушивание полуфабриката. Кроме того, большой угол наклона обогреваемой плиты позволяет использовать обе ее стороны в качестве сушильной поверхности, вследствие чего резко сокращается расход тепла на сушку и более рационально используется производственная площадь цеха. После того как полуфабрикат расправлен на одной стороне обогреваемой плиты, крышка закрывается и плита отклоняется примерно на 30°, что позволяет укладывать полуфабрикат на вторую сторону плиты. Чтобы расправляемый полуфабрикат не сваливался с наклонной поверхности плиты, он должен быть достаточно обводненным. Как показали исследования, хорошо разводится и удерживается на плите полуфабрикат, влажность которого 60-65 % [62]. Поэтому полуфабрикат после обработки на тянульной машине сушить в сушилке с наклонным расположением плит нельзя.
     Сушилки СХКВ-4 или "Твин-Вак" обслуживают один или два человека, поочередно осуществляя сушку на четырех обогреваемых поверхностях. В то время когда на трех поверхностях полуфабрикат высушивается, на четвертой он готовится к сушке. По данным фирмы-изготовителя наклонное положение плит облегчает укладку и расправление на них полуфабриката, так как тело рабочего занимает при этом удобное положение. Однако, как показывает практика, длительная работа по обслуживанию сушилок с наклонным расположением плит вызывает утомляемость рук рабочих, особенно при расправлении полуфабриката на верхней части плиты.
     В сушилках "Твин-Вак" и СХКВ-4 создание вакуума в сушильной камере и удаление из нее паров влаги осуществляется не так, как это делается обычно в других сушилках, а через обогреваемую плиту. Для этого все свободное пространство в плите разделено на три изолированных друг от друга отсека (рис. 40). В большем по размеру отсеке 4 циркулирует теплоноситель - пар при давлении не менее 196 кПа. Отсеки 3, 2, расположенные в верхней торцевой части плиты, соединены с вакуумом-насосом и конденсатором, а через небольшие отверстия 1 в плите сообщаются с соответствующей сушильной камерой.

Рис. 40. Схема обогреваемой плиты вакуум -сушилки "Твин -Вак"

     При такой конструкции сушилки очень упрощается устройство ее крышки (рис. 41), так как отпадает необходимость ее обогрева для предотвращения конденсации паров влаги. Назначение крышки - прижимать полуфабрикат к плите в процессе сушки. Однако величина прижимного давления в сушилках "Твин-Вак" и СХКВ-4 не регулируется, что является существенным недостатком. Два отверстия в верхней части крышки непосредственно сообщения с сушильной камерой не имеют и сделаны для того, чтобы предотвратить деформирование крышки под действием атмосферного давления.

Рис. 41. Схема крышки вакуум -сушилки "Твин - Вак":
1- короб из нержавеющей стали; 2 - верхнее днище из спрессованной древесной массы;
3- отверстие для прохождения воздуха; 4-- резиновая пластина;
5 - упругая объемная ткань из синтетического волокна; 6 - нейлоновое полотно (два слоя)

     На ряде зарубежных кожевенных заводов функционируют ротационные автоматические вакуумные сушилки (рис. 42). В таких сушилках разводка полуфабриката перед сушкой осуществляется на полированной поверхности цилиндра, изготовленного из высококачественной нержавеющей стали. Цилиндр, вращающийся вокруг горизонтальной оси, разделен на сушильные секции. В сушилке "Ротовак" таких секций три (а, б и в на рис. 43). Каждая из секций имеет собственную крышку и независимую систему вакуумной аспирации.

Рис. 42. Общий вид вакуум -сушилки "Ротовак"

Рис. 43. Схема работы вакуум-сушилки "Ротовак"

     Когда одна из секций (секция А на рис. 43, а) подходит к оператору, обслуживающему сушилку, вращение цилиндра прекращается, крышка секции автоматически поднимается. Оператор снимает высушенную кожу и начинает расправлять (разводить) циклей верхнюю часть следующей кожи. Разводка осуществляется в оптимальных для оператора условиях и не требует лишних усилий с его стороны. Цилиндр сушилки вновь начинает вращаться. Оператор в это время продолжает последовательно разводить средние и нижние участки кожи. Крышка же секции постепенно закрывается (рис. 43,6). В секциях В и С сушилки в это время продолжается процесс сушки.
     В момент полного закрытия секции А открывается крышка секции С, появляющейся перед оператором, цилиндр останавливается и оператор начинает разводить следующую кожу (рис. 43, в).
     Количество и продолжительность остановов цилиндра сушилки заранее программируется в зависимости от вида кожи и заданной продолжительности сушки. Поскольку две секции сушилки находятся в режиме сушки, когда третья находится под загрузкой, то время загрузки секции составляет половину времени сушки.
     Ротационные вакуумные сушилки "Ротовак" выпускаются с шириной рабочего прохода (длиной цилиндра) 4 м ("Ротовак СТ") и 6 м ("Ротовак ГТ").

     Вакуум-сушилки, использующиеся в настоящее время в промышленности, в том числе и сушилка "Твин-Вак", являются аппаратами периодического действия. Развитие техники вакуумной сушки кожевенного полуфабриката идет в направлении создания проходных сушилок непрерывного действия. Влажный полуфабрикат укладывают и расправляют на стальной ленте 3 (рис. 44) ленточного пульсирующего конвейера. Верхняя ветвь этой ленты проходит между обогреваемой плитой 2 и вакуумной крышкой 1 сушилки. В момент, когда полуфабрикат оказывается над обогреваемой плитой, конвейер останавливается, крышка прижимает полуфабрикат и ленту к плите и начинается сушка. По окончании сушки крышка поднимается, а полуфабрикат перемещается к следующей отделочной операции. По ходу ленты конвейера может быть установлено несколько таких сушилок. Так, в проходной вакуум-сушильной установке "Автовак" полуфабрикат, расправленный на стальной ленте конвейера, проходит последовательно через четыре расположенные в ряд сушилки. При этом каждый раз лента передвигается на длину, равную длине сушилки, и останавливается. Четыре вакуумные крышки установки закрываются одновременно и продолжительность сушки в каждой сушилке составляет примерно 1/4 общей продолжительности сушки. В это время новую партию полуфабриката помещают на ленту конвейера и готовят к сушке. В зависимости от требований режимы сушки в отдельных сушилках могут быть различными. Такая конструкция вакуумной сушильной установки позволяет вести сушку полуфабриката в автоматическом цикле.

Рис. 44. Схема проходной вакуум-сушилки

     2. Особенности контактно-вакуумной сушки
     Контактно-вакуумная сушка основана на тех же законах, что и контактная сушка при атмосферном давлении. Однако в условиях вакуума сушка протекает очень интенсивно, что накладывает заметный отпечаток на механизм тепло- и влагообмена и на кинетику процесса. Как и при других способах сушки, в начальной стадии вакуумной сушки идет прогрев полуфабриката (рис. 45). В этот период влажность полуфабриката заметно уменьшается (участок АВ), а температура его свободной поверхности быстро растет (участок A₁B₁), достигая к моменту окончания прогрева температуры насыщенного водяного пара (температуры кипения) при данном разрежении. Так, при остаточном давлении в вакуум-сушильной камере 6,67 кПа температура свободной поверхности полуфабриката в период прогрева повышается примерно до 40 °С. Скорость сушки в этот период резко увеличивается (рис. 46). Продолжительность прогрева зависит главным образом от температуры полуфабриката и нагреваемой плиты к моменту начала сушки, скорости установления необходимого вакуума в сушильной камере и толщины полуфабриката. Если в камеру поступает предварительно прогретый полуфабрикат, поверхность плиты нагрета до необходимой температуры, а нужный вакуум создается быстро, периода прогрева практически может и не быть. При сушке в вакуум-сушилках горячего типа прогрев полуфабриката происходит главным образом во время расправления на нагретой плите.

Рис. 45. Изменение влажности (1) и температуры (2) полуфабриката в процессе вакуумной сушки (t_пл. - температура поверхности плиты)

Рис. 46. Зависимость скорости вакуумной сушки от содержания влаги в полуфабрикате

     После прогрева в вакуум-камере влага, находящаяся в полуфабрикате, закипает по всей его толщине, но поскольку температура окружающей среды значительно ниже температуры контактного слоя полуфабриката, пар начинает интенсивно перемещаться к свободной поверхности. Температурный градиент велик и направление перемещения влаги в дерме определяется в основном законом термовлагопроводности; перемещение же влаги под действием перепада влагосодержания практически отсутствует, так как влага перемещается преимущественно в виде пара, и следовательно, в этот период сушки теплообмен с окружающей средой обусловливается влагообменом. Скорость сушки продолжает расти. Температура свободной поверхности полуфабриката при этом не опускается ниже температуры кипения влаги, поэтому конденсации пара в поверхностных слоях полуфабриката не происходит и он бурно вырывается наружу, резко увеличиваясь в объеме. Пар может быстро насытить пространство вакуум-камеры и сушка замедлится. Для того чтобы разность парциальных давлений у поверхности полуфабриката и в окружающей среде была постоянно высокой и процесс сушки протекал интенсивно, пар из вакуум-камеры непрерывно отбирается конденсатором.
     Быстрое испарение влаги и связанное с ним охлаждение полуфабриката приводит к некоторому равновесию подводимой и отводимой тепловой энергии. При этом происходит интенсивный тепло- и влагообмен с окружающей средой. Однако явного периода постоянной скорости сушки практически может и не быть. Для полуфабриката хромового дубления, даже при высокой его начальной влажности - около 200% в пересчете на массу сухого вещества, этот период незначителен (см. рис.46). Чем выше толщина полуфабриката, тем продолжительнее этот период.
     Температура свободной поверхности полуфабриката в течение всего времени сушки, начиная с момента окончания прогрева, остается постоянной (см. рис. 45, участок B₁C₁) и примерно равной температуре насыщенного водяного пара для данного вакуума. Также неизменной остается и средняя по объему полуфабриката температура. Участок B₁C₁ тем длиннее, чем больше начальная влажность и толщина полуфабриката и меньше скорость сушки. При этом полуфабрикат не подвержен большому термическому воздействию и, не опасаясь его порчи, можно даже несколько увеличить температуру греющей поверхности.
     По мере испарения основного количества влаги скорость сушки постепенно начинает уменьшаться и затем быстро падает, т. е. наступает второй период сушки. Одновременно температура полуфабриката повышается, приближаясь к температуре греющей поверхности (см. рис. 45, участок С₁D₁). В этот период полуфабрикат испытывает все большее термическое воздействие. Однако хорошо известно, что с уменьшением содержания влаги термостойкость дермы повышается. Таким образом, в условиях вакуума становится возможным интенсивно вести процесс сушки, не подвергая полуфабрикат чрезмерному и длительному действию высоких температур.
     3. Подготовка полуфабриката к сушке
     Вакуумная сушка требует соответствующей подготовки полуфабриката: хорошей отмоки сырья, возможно короткого золения, обеспечивающего полную прозоленность голья при минимальных потерях гольевого вещества; достаточно интенсивного хромового дубления, обеспечивающего повышенное содержание соединений хрома в полуфабрикате; высокого качества двоения и строгания полуфабриката до толщины на 0,2-0,3 мм больше, чем при конвективной сушке в свободном состоянии; достаточно интенсивного додубливания и наполнения, повышенного расхода жирующих веществ при соответствующем подборе компонентов жировой эмульсий; тщательной разводки полуфабриката и обязательной обрезки краев перед сушкой [58, 63].
     Из сказанного следует, что подготовка полуфабриката к вакуумной сушке имеет много общего с подготовкой к сушке внаклейку, особенно в проведении отмочно-зольных процессов, механических операций и додубливания. Нет принципиальных различий в проведении додубливания и наполнения, однако в связи с высокой интенсивностью сушки в вакууме этим процессам придается еще большее значение. Следует иметь в виду, что вещества, вводимые в полуфабрикат с целью додубливания и наполнения, оказывают существенное влияние на длительность вакуумной сушки и, что особенно важно, на равномерность высыхания полуфабриката по толщине. Чем равномернее высушивается полуфабрикат по слоям, тем меньше опасность пересушивания его лицевого слоя, контактирующего с горячей плитой. С этой точки зрения более благоприятным оказывается додубливание соединениями хрома и аминосмолами.
     При подготовке полуфабриката к сушке в вакууме очень важно правильно провести процесс жирования.
     Для того чтобы получаемые кожи были более мягкими, жирование проводят при повышенном расходе жирующих веществ. Так, в производстве кож для верха обуви из шкур крупного рогатого скота повышенных развесов при жировании расходуют до 6 % жирующих веществ (в пересчете на чистый жир) от массы строганого полуфабриката. Опыт показывает, что если сушка проводится в вакууме, для жирования нельзя использовать много нейтральных жиров. Эти жиры плохо связываются с дермой и значительная часть их при сушке удаляется из нее вместе с влагой. Удаляющийся жир засоряет прижимное устройство крышки сушилки и уменьшает его проницаемость для водяных паров. Кроме того, если полуфабрикат содержит повышенное количество несвязанных жирующих веществ, то в условиях вакуумной сушки на поверхности его образуются жировые налеты и пятна. Такой полуфабрикат не может быть направлен на изготовление кожи с естественной лицевой поверхностью. При доле нейтрального жира в жировой смеси более 25-30 % полуфабрикат после сушки становится темным и обнаруживает повышенную жесткость и значительную склонность к отдушистости.
     Аналогичное явление наблюдается также при использовании для жирования повышенного количества катионных жиров. Причем чем меньше влажность, до которой сушат полуфабрикат, тем сильнее эти недостатки выражены. Отсюда следует, что для сильно жированного полуфабриката, содержащего много несвязанных жировых веществ, применение вакуумной сушки неприемлемо. Этим, в частности, объясняется тот факт, что вакуумная сушка не используется в производстве юфти.
     Метод жирования, количество и вид применяемых жирующих веществ оказывает влияние на длительность сушки в вакууме. Введение в жировую смесь, состоящую из анионных жирующих веществ, более 25 % несульфатированного масла, например минерального или копытного, приводит к увеличению длительности сушки. Значительно удлиняет сушку и добавление в жировую смесь катионных жиров.
     Как отмечалось выше, при сушке в вакуум-сушилках "Твин-Вак" для удержания на горячей плите расправленный циклей полуфабрикат должен быть достаточно обводнен. В связи с этим при внедрении указанных сушилок в производство для экономии трудовых затрат стали сушить неотжатый и неразведенный на машинах полуфабрикат. Однако проведенные исследования [64-67], а также практика работы заводов показали, что ликвидация операции отжима и разводки перед вакуумной сушкой отрицательно сказывается на качестве разделки полуфабриката, сортности кожи, ее выходе по площади и себестоимости. Так, при сушке полуфабриката после отжима и разводки выход кожи по площади обычно на 4- 5 % выше, чем при сушке неотжатого и неразведенного полуфабриката. Поэтому отжим и разводка на машинах перед вакуумной сушкой являются обязательными. Больше того, рекомендуется разводку проводить в несколько приемов и с промежуточными пролежками [66]. При этом достигается лучшая разделка полуфабриката, особенно периферийных участков, выход кожи по площади увеличивается еще примерно на 2 %, а выход по толщине уменьшается в среднем на 6 %. Этот факт необходимо учитывать при проведении операции двоения и строгания полуфабриката, чтобы получить кожу требуемой толщины.
     4. Режим вакуумной сушки и его влияние на длительность процесса и свойства кожи
     На длительность процесса сушки в вакууме, свойства получаемой кожи и выход ее по площади оказывает влияние ряд факторов, которые могут быть разделены на две основные группы: 1) факторы, непосредственно связанные со свойствами высушиваемого полуфабриката, и 2) факторы, характеризующие режим сушки, т. е. ее параметры.
     Режим вакуумной сушки характеризуется тремя основными параметрами: температурой греющей контактной поверхности, степенью прижатия полуфабриката к этой поверхности и глубиной вакуума. Значения параметров процесса в каждом конкретном случае устанавливаются опытным путем и зависят от конструкции сушилок и особенно от вида полуфабриката, поступающего на сушку. Чтобы правильно выбрать параметры, надо знать, как они влияют на длительность процесса и как изменяются важнейшие свойства кожи при изменении режима сушки.
     Длительность процесса сушки. Из параметров сушки наибольшее влияние на длительность процесса оказывает температура греющей поверхности, с ростом которой сушка резко ускоряется. Так, при повышении температуры греющей поверхности с 60 до 90 °С длительность процесса сокращается вдвое (рис. 47). Отсюда следует, что даже небольшая неравномерность нагревания греющей поверхности может явиться причиной неравномерного высыхания полуфабриката по площади. Длительность сушки зависит также от того, с какой силой крышка сушилки прижимает полуфабрикат к греющей поверхности. Если прижатие слабое, то вследствие коробления и усадки полуфабриката при сушке между ним и греющей поверхностью появляется микрозазор, играющий роль изолятора тепла. В этом случае сушка замедляется. Однако неправильно было бы делать выводы о целесообразности проведения сушки в вакууме при максимально возможном прижатии полуфабриката к греющей поверхности. Как будет показано ниже, степень прижатия оказывает влияние на многие свойства кожи. Понижение остаточного давления в вакуум-камере интенсифицирует сушку. Поэтому рекомендуется вести процесс при максимальном разрежении, которое может обеспечить вакуум-сушилка.

Рис. 47. Зависимость продолжительности вакуумной сушки от температуры плиты:
1 - 90 °С; 2 - 80 °С; 3- 70 °С; 4 - 60 °С

     Очень большое влияние на длительность сушки оказывает толщина полуфабриката. В производстве шевро и других легких кож, толщина которых примерно в два раза меньше, чем яловки, для достижения одной и той же влажности при сушке требуется примерно вдвое меньше времени.
     Даже небольшое изменение толщины полуфабриката сильно сказывается на длительности сушки. В связи с этим при плохом качестве строгания, а также при неправильном подборе партии полуфабриката по толщине равномерного высушивания полуфабриката ожидать нельзя, что и подтверждается практикой [66].
     Повышенное содержание влаги в полуфабрикате перед сушкой существенного влияния на длительность процесса не оказывает, что объясняется высокой его интенсивностью, особенно в первый период. Следовательно, обводнение полуфабриката перед расправкой на наклонных плитах сушилки "Твин-Вак" на продолжительности сушки практически не сказывается.
     Выход кожи по площади и толщине. Выход кожи по площади во многом зависит от условий сушки. Особенно большое значение имеет при этом величина прижимного давления на полуфабрикат. Обычно чем сильнее при сушке полуфабрикат прижимается к горячей плите, тем больше выход кожи по площади. При сушке без прижатия (при полном противовакууме) выход по площади увеличивается всего на 0,5-0,7%. С повышением давления на полуфабрикат до максимального (98 кПа) выход повышается примерно на 3%, при этом не учитывается прирост площади кожи за счет разводки полуфабриката перед сушкой, о чем было сказано выше.
     Если сушка проводится в условиях, близких к тем, которые создаются на практике (температура греющей поверхности 80-90 °С, прижимное давление 39-98 кПа), то усадка полуфабриката толщиной не более 2,5 мм обычно сильно увеличивается только при содержании влаги в нем менее 20%. Усадка полуфабриката большей толщины, требующего более продолжительной сушки, начинает быстро усиливаться уже при содержании влаги примерно 25-30%. Здесь сказывается влияние фактора времени, т. е. более длительного контакта полуфабриката с горячей плитой. Усадка полуфабриката тем больше, чем выше температура греющей поверхности. При температуре 80-90 °С и при максимальном прижимном давлении на полуфабрикат выход кожи по площади получается примерно такой же, как и при сушке внаклейку в жестких условиях (температура 60 °С, влажность 30%). Сушка внаклейку в мягких условиях дает обычно выход площади на 3-5 % (абсолютных) больше, чем вакуумная сушка.
     Гораздо сильнее, чем площадь, изменяется при сушке толщина полуфабриката. Так, толщина кожи хромового дубления, высушенной в вакууме, нередко составляет менее 60 % толщины полуфабриката после разводки. Меньшую усадку обнаруживает полуфабрикат с более плотной структурой. Поэтому при переработке рыхлого сырья с применением сушки в вакууме процессы додубливания и наполнения имеют особо важное значение. Толщина полуфабриката уменьшается при сушке тем сильнее, чем с большей силой он прижимается к горячей плите. Кожи хромового дубления, высушенные при максимальном прижимном давлении, по сравнению с кожей, высушенной внаклейку в мягких условиях, характеризуются обычно значительно меньшей толщиной. В то же время заметно не отличаются по толщине кожи, высушенные в наклеенном состоянии в мягких условиях и в вакууме, когда прижимное давление равно нулю (полный противовакуум).
     Температура греющей поверхности сказывается на усадке полуфабриката по толщине в меньшей степени, чем на усадке по площади.
     Влияние условий сушки на свойства кожи. По внешнему виду кожи вакуумной сушки отличаются от кож, высушенных другими способами, включая и сушку внаклейку, более гладкой, нежной и блестящей лицевой поверхностью. Эти свойства кожи выражены тем сильнее, чем сильнее полуфабрикат прижимается к горячей плите при сушке. Если прижимное давление на полуфабрикат невелико, кожи получаются с матовой и не очень гладкой поверхностью. Лицевой слой кожи, высушенной в вакууме, обычно белее плотный по сравнению с кожей других способов сушки. Вместе с тем при высушивании до содержания влаги в полуфабрикате примерно 12 % наблюдается склонность кожи к отдушистости. Особенно это характерно для пол. Кроме того, на лицевой поверхности кожи появляются кровеносные сосуды (жилистость), причем тем больше, чем выше температура греющей поверхности и степень прижатия полуфабриката при сушке. Если сушку проводят до содержания влаги в полуфабрикате 35-40 %, такого явления обычно не наблюдают и кожи получаются более мягкими. Вакуумная сушка при полном прижимном давлении на полуфабрикат и при температуре греющей поверхности 80-90 °С дает обычно более стойкую кожу, чем сушка внаклейку. Однако, если полуфабрикат высушивают без прижатия, кожи получаются полными и даже более мягкими, чем при мягкой сушке в наклеенном состоянии. Додубливание и наполнение полуфабриката способствуют получению мягкой кожи. Во избежание возникновения чрезмерной жесткости кожи рекомендуется вести сушку при температуре греющей поверхности не выше 75 °С [68, 69].
     Предел прочности при растяжении кож хромового дубления, высушенных в вакууме, обычно не отличается от предела прочности кож, высушенных внаклейку в мягких условиях. Установлено, что повышение температуры греющей поверхности способствует получению более прочной на разрыв кожи.
     Удлинение при растяжении кож, высушенных в вакууме, зависит в основном от величины прижимного давления. Изменением интенсивности прижатия полуфабриката при сушке можно в значительной степени регулировать величину удлинения кожи. Температура греющей поверхности и влажность, до которой ведется сушка, играют меньшую роль.
     Кожи, высушенные в вакууме и внаклейку, характеризуются примерно одинаковой устойчивостью к многократному изгибу и без повреждения выдерживают более 100 тыс. изгибов [106]. Повышение прижимного давления на полуфабрикат при сушке снижает намокаемость кожи, что связано с уплотнением структуры дермы. Одновременно снижается и способность кожи сорбировать водяные пары из воздуха.
     Таким образом, свойства кожи, высушенной в вакууме, во многом определяют условия сушки. Особенно велика роль прижимного давления на полуфабрикат, чему на практике обычно не уделяют достаточного внимания. При вакуумной сушке кожу хорошего качества можно получить только тогда, когда величина прижимного давления соответствует виду полуфабриката и особенностям его структуры. Как показывают исследования, для опойка и бычка хромового дубления оптимальным является прижимное давление 40-50 кПа [69].
     Особенно важно при основной вакуумной сушке не высушивать полуфабрикат до влажности менее 25%. В противном случае свойства кожи ухудшаются, возникают тепловые повреждения.
     5. Практическое выполнение сушки в вакууме
     Известно несколько способов практического выполнения вакуумной сушки кожевенного полуфабриката. В отечественной промышленности при производстве эластичных кож для верха обуви полуфабрикат вначале сушат в вакуум-сушилках "Твин-Вак" до содержания влаги 30-35 % (первая стадия). Для бычка и яловки продолжительность сушки до 10 мин, температура греющей поверхности 70-75 °С, глубина вакуума 4-8 кПа. Прижимное давление в сушилках "Твин-Вак" не регулируется. Затем проводится досушка полуфабриката в камерных сушилках в свободном состоянии при температуре 30-35 °С до содержания влаги 12-15%.
     Вторая стадия сушки (подсушка) следует после увлажнения и 2-3-кратных пролежки и тяжки. Подсушка может выполняться либо в вакуум-сушилках с горизонтальным расположением горячей плиты (на наклонной плите подсушенный полуфабрикат нe держится), либо в рамных сушилках. Температура греющей поверхности вакуум-сушилки 55-65 °С. Температура воздуха в рамной сушилке 30-35 °С. Подсушка проводится до содержания влаги в полуфабрикате 12-15%.