ООО 'Имидж-Галант' / Online библиотека / Глава 5 / Увлажнение полуфабриката /  Отделка кож / Глава 5 / Увлажнение полуфабриката
ООО 'Имидж-Галант' / Online библиотека / Глава 5

     Основной задачей процесса увлажнения является придание полуфабрикату пластических свойств, что необходимо для проведения последующих механических операций. Такой операцией в производстве кож для верха обуви является тяжка, а в производстве кож для низа обуви - прокатка. На этих операциях полуфабрикат подвергается неодинаковым деформациям: при тяжке происходят в основном растяжение и изгиб, при прокатке - сжатие. Соответственно неодинаковые деформации испытывает и волокнистая структура дермы. После основной сушки полуфабриката до влажности 12-14 % волокнистая структура дермы оказывается менее склеенной. Для деформации такого полуфабриката при проведении механических операций потребовалось бы приложить очень большие усилия и, несмотря на это, эффект был бы не удовлетворительным. Так, тяжка сухого полуфабриката привела бы к его разрывам, к появлению многочисленных дефектов (трещин, сдиров, царапин и др.). Введение в полуфабрикат влаги изменяет его упругопластические свойства. Проникая в дерму, влага ослабляет межцепное взаимодействие в структуре коллагена вследствие разрушения части неводостойких межмолекулярных связей (водородных и электровалентных). Одновременно она уменьшает силы трения между элементами дермы, играя роль смазки. Все это увеличивает подвижность структурных элементов и повышает деформируемость полуфабриката.
     В связи с тем, что при проведении различных механических операций возникают неодинаковые по виду и интенсивности деформации, в полуфабрикат должно вводиться неодинаковое количество влаги. Результаты научных исследований и практический опыт показывают, что и в случае проведения какой-либо одной операции, например тяжки, влажность полуфабриката, обеспечивающая получение необходимого эффекта, может меняться в зависимости от применяемого оборудования и подготовки полуфабриката к увлажнению. На практике влажность полуфабриката перед тяжкой на машине "Моллиса" составляет 20-25%, а перед непроходной тянульной машиной рычажного типа - 28-32%. Наблюдаемое различие во влажности объясняется тем, что в последнем случае наблюдаются более высокие деформирующие усилия. Такие усилия рекомендуется прилагать, например, к полуфабрикату, сушка которого проводилась в свободном состоянии в конвективных сушилках. В полуфабрикате, высушенном внаклейку, структурные элементы в значительной степени уже ориентированы и нет необходимости в такой интенсивной тяжке. Для такого полуфабриката рациональна обработка на машине "Моллиса". Оптимальным содержанием влаги в полуфабрикате перед прокаткой считается 16-18 %.
     Однако при увлажнении полуфабриката перед механическими операциями важно не только ввести в дерму то или иное количество влаги, но и возможно равномернее распределить ее. Неодинаковая влажность полуфабриката по толщине и площади обусловливает неравномерность его упругих и пластических свойств. Вследствие этого различные участки и слои дермы при механических операциях деформируются по-разному. На практике это может привести к появлению отдушистости, трещин и других пороков.
     Как следует из изложенного, влага гидратации и часть капиллярной влаги, присутствующей в мелких капиллярах полуфабриката после сушки до влажности 12-14 %, совершенно недостаточны для проведения механических операций, так как не обеспечивают необходимых пластических свойств. Такие свойства достигаются лишь тогда, когда влагой заполняются более крупные капилляры с радиусом примерно 6,08 мкм. Поэтому для увлажнения полуфабриката считается достаточным заполнить влагой только микрокапилляры [52]. Влага, заполняющая более крупные капилляры, рассматривается как балластная.
     Нередко возникает вопрос: зачем проводить сушку полуфабриката до влажности, допустим, 13%, а затем снова его увлажнять? Не рациональнее ли заканчивать сушку при той влажности полуфабриката, которая необходима для проведения механической операции? В таком случае отпадает необходимость в увлажнении. Широко распространено мнение, что подобный способ работы неприемлем. И главное здесь не в том, что в полуфабрикате, взятом из сушилки, влага неравномерно распределена в толще. Даже в конвективной сушилке можно подобрать такие параметры воздуха, что находящийся с ним в равновесном состоянии полуфабрикат будет иметь необходимое содержание и удовлетворительное распределение влаги. При такой "половинчатой" сушке получается жесткая, недостаточно прочная отдушистая кожа. Это объясняется тем, что полуфабрикат при сушке не достигает необходимой степени формирования. Как отмечалось ранее, решающие изменения, обусловливающие формирование кожи хромового дубления, происходят в полуфабрикате при сушке, когда содержание в нем влаги становится менее 30 %. Эти изменения проявляются тем слабее, чем сильнее была сформирована структура полуфабриката до начала сушки. Это согласуется с точкой зрения, подтверждаемой практикой, что при определенных условиях сушку можно заканчивать при достижении полуфабрикатом влажности, требуемой для проведения тяжки. Непременным условием этого является высокая степень формирования структуры дермы в процессах дубления, додубливания, наполнения и жирования. Что касается равномерного распределения влаги в дерме, то оно может быть достигнуто разными способами, например с помощью пролежки или, что более рационально, применением ТВЧ. Если же полуфабрикат не приобрел высокосформированной структуры в процессах, предшествующих сушке, направлять его на тяжку без увлажнения нельзя.
     Различают три основных метода увлажнения кожевенного полуфабриката: 1) увлажнение при непосредственном контакте с водой в жидкой фазе; 2) увлажнение сорбированием влаги из воздуха, насыщенного водяными парами и 3) контактное (термодиффузионное) увлажнение.
     Увлажнение первым методом может осуществляться с помощью мокрых опилок или погружением в воду. Увлажнение мокрыми опилками устарело и на отечественных заводах не применяется, так как не обеспечивает равномерного распределения влаги, очень продолжительно, требует большой производственной площади и создает антисанитарные условия в производственном помещении.
     При увлажнении погружением в воду с последующей пролежкой поглощение воды полуфабрикатом происходит под влиянием гидростатического давления, капиллярного всасывания и диффузии. В первую очередь влагой заполняются наиболее крупные поры. Таких пор обычно в периферийных участках полуфабриката значительно больше, чем в чепрачной части. Поэтому поглощение воды идет очень неравномерно. Значительно затрудняет движение влаги в мелких капиллярах защемленный в них воздух. В мелкие капилляры влага перемещается из крупных под влиянием диффузионно-осмотических и капиллярных сил. Поскольку объем микрокапилляров в дерме примерно в десять раз меньше объема макрокапилляров, значительная часть влаги остается в последних и на изменение свойств полуфабриката не влияет. Вместе с тем эта балластная влага растворяет присутствующие в дерме водорастворимые вещества и заставляет их таким образом мигрировать вместе с собой. Следствием этого может явиться образование потеков на полуфабрикате и даже его садка. Если полуфабрикат ранее подвергался обработке с целью гидрофобизации или наполнению гидрофобными веществами, то увлажняется он с трудом. Плохая смачиваемость структурных элементов в этом случае препятствует капиллярному поднятию воды.
     Для полуфабриката, высушенного внаклейку, увлажнение осуществляется во время смывания с его поверхности остатков клея. Для этого применяют 5%-ный раствор аммиака. Операция может выполняться вручную или на специальных машинах (рис. 52). Основными рабочими органами такой машины являются две пары щеточных валов, опрыскиваемых водой, и обрезиненный вал. Полуфабрикат подается на конвейере под вращающиеся щетки, которые очищают его от остатков клея после сушки. Затем полуфабрикат увлажняют. Обрезиненный вал при необходимости отжимает избыток воды. После увлажнения полуфабрикат складывается на пролежку, которая продолжается в течение 16-24 ч.


Рис. 52. Схема машины для смывания остатков клея и увлажнения полуфабриката:
1 - щеточный вал; 2- водораспределительные трубки; 3- вал прижимной обрезиненный;
4 - устройство для регулирования прижатия полуфабриката

     При увлажнении полуфабриката, высушенного в вакуум-сушилках, рекомендуется в воду добавлять 10-12 кг/м3 ализаринового масла. Сульфатированные жиры, мыла и другие вещества с низкой диэлектрической постоянной значительно повышают пластичность кожи.
     Во всех случаях на процессе увлажнения благоприятно сказывается повышение температуры воды до 35 °С.
     Недостатком этого метода увлажнения является его трудоемкость, большая длительность (с учетом пролежки) и отсутствие контроля за процессом, что влечет за собой избыточное или недостаточное увлажнение полуфабриката.
     Более рациональным является метод увлажнения полуфабриката сорбированием влаги из воздуха, насыщенного водяными парами. Механизм сорбции влаги капиллярно-пористым материалом сводится к следующему. Диффундируя в толщу материала, пар сорбируется в больших количествах в поверхностных слоях, создавая градиент давления. Этот перепад давления, направленный внутрь материала, вызывает дальнейшую диффузию пара. Поскольку в начале сорбции влаги из воздуха наибольшее количество пара поглощается поверхностными слоями, температура их значительно повышается. По мере перемещения зоны максимального поглощения влаги в толщу материала перемещается и температурный максимум. С некоторого момента, когда толщина сорбированного слоя влаги становится соизмеримой с размерами радиусов макрокапилляров 01 мкм, сорбированный пар конденсируется в капиллярах поверхностных слоев, создавая градиент влажности; происходит диффузия жидкой влаги в толщу материала наряду с движением пара. В конечном итоге в процессе диффузии влаги внутрь материала участвуют парообразная и жидкая фазы.
     Таким образом, при поглощении из воздуха влага заполняет те капилляры, обводнение которых меняет пластические свойства полуфабриката. При этом различные топографические участки его увлажняются примерно в одинаковой степени.
     Рациональные режимы увлажнения кожевенного полуфабриката сорбцией научно обоснованы Ю. Л. Кавказовым. Основными параметрами этого процесса, как и при конвективной сушке, являются относительная влажность, температура и скорость движения воздуха. Увеличение влажности воздуха ускоряет процесс сорбции влаги. Особенно резкое увеличение скорости сорбции наблюдается при достижении относительной влажности воздуха 96%, когда происходит массовая капиллярная конденсация влаги. Для создания и поддержания такой влажности в производственных условиях требуются специальные камеры. Воздух, подаваемый в такие камеры, рекомендуется увлажнять не паром, а распылением воды. В этом случае он увлажняется без пересыщения и конденсации, что может привести к образованию потеков на полуфабрикате. Повышение температуры в увлажнительной камере несколько ускоряет процесс сорбции, однако при этом относительная влажность воздуха снижается. Лучше всего использовать паровоздушную смесь с температурой 30-35 °С. Оптимальная скорость движения воздуха 0,5-1 м/с.
     Увлажнение полуфабриката сорбированием влаги из воздуха проводится обычно непосредственно после сушки в одном агрегате. Такие агрегаты, не имеющие аналогов в зарубежной практике, применяются на наших заводах в производстве кож как для низа, так и для верха обуви. Особенно большое распространение увлажнение сорбцией влаги из воздуха получило в производстве кож для низа обуви, где хорошо зарекомендовал себя сушильно-увлажнительный агрегат СУА-3 (рис. 53).


Рис. 53. Схема увлажнительной части агрегата СУА -3

     Зона увлажнения в этом агрегате отделена от сушильной и от производственного помещения воздушными завесами 1, создаваемыми вентиляторами. Со стороны выгрузки полуфабриката из зоны увлажнения предусмотрена брезентовая штора 2, которая поднимается к моменту выгрузки. Над зоной увлажнения располагается камера 3 приготовления паровоздушной смеси. Воздух увлажняется горячей водой, распыляемой форсунками 4, и подогревается острым паром, подводимым через перфорированные трубки 5. Замкнутая циркуляция паровоздушной смеси в камере увлажнения осуществляется с помощью вентилятора 6. Полуфабрикат 7 перемещается в агрегате периодически цепным конвейером 8.
     Продолжительность увлажнения в агрегате от 1,5 до 4 ч в зависимости от вида полуфабриката.
     Увлажнение методом сорбции влаги из воздуха имеет много важных преимуществ по сравнению с увлажнением погружением в воду: отсутствует балластная влага, заполняющая крупные капилляры и затрудняющая последующую досушку полуфабриката; не происходит диффузионных процессов, вызывающих миграцию растворенных веществ; равномерно увлажняются все топографические участки полуфабриката; имеется возможность регулирования процесса путем установления соответствующего режима.
     В последние годы в производстве кожи для верха обуви и других легких кож все большее применение находит метод контактного (термодиффузионного) увлажнения полуфабриката. Этот метод является наиболее перспективным, так как обеспечивает равномерное увлажнение полуфабриката за очень короткое время, исключает необходимость пролежки его после увлажнения. В результате уменьшается объем незавершенного производства, повышается производительность труда, достигается экономия рабочей силы. Применяемые при контактном увлажнении проходные машины подобно агрегатам для контактной сушки легко могут быть включены в полуавтоматическую поточную линию с поштучной обработкой полуфабриката.
     Основными рабочими органами таких машин являются два вращающихся, обогреваемых паром барабана 3 (рис. 54) и 6, по поверхности которых за счет трения перемещаются две предварительно увлажненные, бесконечные транспортирующие тканевые ленты - влагоносители 2 и 7. Увлажнение лент проводится с помощью специальных устройств 4 и 5. При работе машины хорошо расправленный полуфабрикат 1, находясь между этими лентами, перемещается последовательно по греющей поверхности нижнего и верхнего барабанов. При этом образуется перепад температур между лентой, непосредственно контактирующей с горячей поверхностью барабана, полуфабрикатом и лентой, прижимающей его. В результате происходит диффузия тепла и влаги в сторону прижимной ленты. При переходе от нижнего барабана к верхнему направление переноса тепла и влаги меняется на противоположное, так как контактирующая лента становится прижимной, а прижимная - контактирующей. Таким образом полуфабрикат, проходя через машину, подвергается действию тепла и влаги попеременно с лицевой и бахтармяной сторон, что и обеспечивает необходимый эффект увлажнения.


Рис. 54. Схема машины "Дифутерм" для увлажнения полуфабриката

     При контактном увлажнении основным видом перемещения влаги, определяющим высокую интенсивность процесса, является перенос пара с последующей конденсацией и диффузией в структуре дермы. Важнейшие факторы, влияющие на процесс: температура греющей поверхности, продолжительность и степень прижатия полуфабриката к греющей поверхности, вид и влажность транспортирующих лент, структурные особенности и свойства полуфабриката