1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 皮革纤维松散机的设计 1 前言部分 （阐明课题的研究背景和意义） 皮革制品是我们大家喜爱的生活用品之一，它几乎囊括了生活中所有的用品。皮革工业也成为了我国轻工业的支柱产业 。 作为一 项 高投入、低产出的传统工业 ， 每年大量的废弃皮胶原材料 从 国 产皮 革工业产 出， 在整个制革生产过程中，只有占到原皮质量的 50% 左右的量被最终被制成的成品质量，剩余的均为大量的固体废弃物，被直接抛弃排放 1。 而 我国作为一个制革大国，每年大约能产生 140万 t以上的皮革边角废弃物，里面其中包括含铬皮革废弃 物，这几乎占到世界皮革边角废弃物的二分之一 2。而废
2、弃物中 的胶原蛋白和三氧化二铬也 随着废料的抛弃而 大量流失，造成了 严重的 生物质资源浪费 。我们现代社会随着的资源、环境等生态问题的日益严峻， 随着生产规模的 不断 扩大，制革生产中 所 排出的主要含硫和铬离子的有毒、有害 的 废水 ， 日趋成为严重的 社会 公害 ，影响全人类的生活 。 如今，资源化利用制革的固体废物，也密切引起了整个行业的关注 4。如果加以合理地利用，就可以变废为宝，节省可用资源；同时减少了对生态环境的污染。 所以，对制革废弃物加以利用，开发新的品种，提高它的利用率， 将具有非常可观的社会效益以及经济效益 。 分析得知，皮革是由天然纤维材料交织构成的，如果将皮革纤维松散
3、后，可拉制出纤维丝，作为纺织材料，提供给纺织业。这样，可以及时 回收 ，并且 充分利用这些固体废弃物及废旧革制品 ， 不仅可 以为产业 提供大量的工业新材料，减少对 人为对 生态环境的破坏，同时也有利于皮革 制造 业的长远 可持续 发展。 但是相对于皮革行业，中国皮革机械制造业起步比较晚，真正谈得上发展也就是近十多年的事，由于皮革机械工业基础差，设计理论也不够完善，科研力度不够，专业人才十分匮乏，以引进和仿造为主 ,这是中国现阶段皮革机 械工业的真实写照，同时也是中国皮革机械水平低的根本原因 3。 针对目前我国皮革机械的现状，我认为实现皮革纤维的生产机械化以及自动化是它发展的根本出路。本课题是
4、针对废弃皮革进行精细粉碎和抽丝粉碎方面技术相对落后的现状，通过分析研究寻求一种高效、节能、环保、自动化的皮革纤维松散机的方案，其具有委强的实用性和发展前景。 2 主题部分 （阐明课题的国内外发展现状和发展方向，以及对这些问题的评述） 天然皮革具有非常高的强力，一方面是因为胶原纤维紧密结合在一起以波纹形的束状存在，纤维束合而分 、 分而合编织成一种立体网状结构 ；另一方面是动物生皮在处理过程中，经铬鞣后性状发生了很大变化，由于鞣剂分子必须与胶原结构中两个以上的反应点作用，生成新的交联键，导致胶原纤维肽链之间形成更牢固的交联，使胶原纤维之间不易互相分散，具有非常好的稳定性 。 因此，从制革下脚料中
5、提取真皮纤维难度非常高 。 制革下脚料的回收利用已有相当久的历史，现有的处理方法主要有物理方法和化学方法两大类 。 较早使用的物理方法类似于湿法造纸，将制革下脚料利用机械方式粉碎，然后用黏合剂加固而成，主要用作人造革基底材料和再生革。由于大量使用黏合剂，该方法不经济也不环保，极大地限 制了产品应用 。 化学方法主要有酸法、碱法、酶法和氧化法。用化学方法对皮革下脚料进行处理，其产品主要用作提取明胶、提取胶原蛋白和制作医用创伤敷料或化妆用品，而该方法普遍存在处理过程复杂、加工成本高、存在二次污染以及下脚料利用率低的缺陷，这也是这多年来大量制革下脚料 一直没有得到有效利用的主要原因 。 天然皮革中胶
6、原纤维经过鞣制，彼此之间连接更加紧密，使纤维之间交联力远大于原真皮纤维的断裂强力，因而用普通方法难以提取纤维制作成品 。 而中国皮革和制鞋工业研究院是集科工贸为一体的皮革行业中唯一的国家级科研单位 ，2001 年 研究院在市场调查和可行性分析的基础上，率先提出利用皮革废弃物开发纺织胶原蛋白纤维，并投入研究经费进行前期研究。目前已在胶原蛋白提取和纺丝液的制备上作了大量试验研究，备的纺丝液在黏度 B 分子量和稳定性能上都达到了纺丝的要求，初步的纺丝试验表明了胶原蛋白具有较强的可纺性能，得到的胶原蛋白纤维具有较高的强度，容易上染，手感舒适，证明这条思路完全是切实可行。 美国专利采用一种锤式研磨机处理
7、制革下脚料，可得到具有一定长度分布的真皮纤维，纤维最大长度为 6 mm，短纤维长度为 1 mm 左右，线密度在 1. 7 3. 0 dtex 之间。水刺加固后制成的再造真皮纤维革不仅有天然皮革良好的吸湿和柔软性，还具有较好的强力，质地均匀，且不同部位的纵横向断裂强力接近一致，因此再造真皮革在制作服装和鞋类制品时可以像织物一样直接剪裁，不需要经过人工挑选。而天然皮革由于所取动物的部位不同，其皮革质量差异很大，如腹部皮强力就远小于背部皮，同一动物取不同部位的皮制成的产品质量和价格差异较大。 而目前市面上的皮革粉碎机，根据粉碎原理不同分为以下三种： 颚式粉碎机 颚式粉碎机 1516如图所示。它的原理
8、是利用活动板靠拢固定颚板时，物料夹在其间，受到了挤压而被破碎，活动颚板离开固定颚板增大两板之间的距离时，破碎的物料就可顺势落下并卸出机外。有以下优点是：机体坚固，结构简单，工作安全；操作、制造容易。也存在明显的不足：破碎比小，工作时有间隙，动颚有空行程做了无用功，且惯性大。而且颚式粉碎机等排料口呈长方形，易出片状的产品，不宜软质的物料，而皮革原料要求脱脂，是软质物料，所以颚式粉碎机显然不是很合适。 图 1 颚式粉碎机 辊式粉碎机 辊式粉碎机又可分为对辊机 ,双辊粉碎机两类 17 。 图辊式粉碎机 图示的机器主要由辊轮、辊轮支撑轴承、压紧和调节装置、驱动装置以及出料粒度调节等部分组成。调节装置装
9、于两辊轮之间，该装置的顶端又装有调整螺栓。当调整螺栓将楔块向上拉起时，楔块将活动辊轮从固定轮顶离，两辊轮之间的间隙变大，出料粒度也变；当楔块向下运动时，两轮间隙又变小，出料粒度变小。在破碎物料时，物料通过辊轮从进料口进行被碾压而破碎，破碎后的成品从底架下排出。有工作可靠、维修简单、排料粒度大小 可调等优点。但该机主要用于对脆性物料的加工，使用范围狭窄。 锤式粉碎机 锤式粉碎机可分为单转子和双转子两种 12 。如图示，锤式粉碎机由电动机转动时，带动转子，锤子呈辐射状向四周伸展，与旋转轴成 90，原料从进料斗送入粉碎室，被高速旋转的锤片打击而破裂。 机器的工作过程由两方面组成：一是物料受到飞锤的冲
10、击作用；二是飞锤和物料、筛片和物料相互间的摩擦作用。多方面的作用使皮革得更充分的打磨。美国学者在橡胶世界的学术报告中明确指出锤式粉碎机可以将含纤维类材料粉碎至所需的大小粒料，且可将各种橡胶制品粉碎并将橡胶 与帘线分离，粒径由筛孔直径决定 16。因此，飞锤粉碎原理不失为理想的皮革纤维松散机的方案选择。 3 总结部分 （将全文主题进行扼要总结，提出自己的见解并对进一步的发展方向做出预测） 通过阅读文献可看出，绿色皮革工业是未来发展目标，资源的可持续利用是每个企业义务。而改变皮革固有落后的生产方式和合理利用皮革废弃物是完成绿色皮革工业的两条基本也是根本的途径。 “皮革真空鞣制技术”，使鞣液中无害水蒸
11、发被排除，有害液体的浓度提高，铬鞣废液调整后重复利用次数增加，废液排放量减少一半以上为长期困扰制革业的污染问题提供了 解决的途径。近年来国内外的制革工业者对无铬鞣做了大量的研究而 2005 年起，国际无铬鞣革市场已悄悄地向国内皮革产业开放，一些高档革制品制造业如手套及贴身皮革用品以及新的立法，将规定其清洁程度。这将增大对无铬鞣革的需求，因为它们易于回收或生物降解，并且在灰化处理时也不会产生 Cr。 从对制革下脚料利用率高 、 环境污染小 、 成品附加值高以及再造真皮革的角度看，纺织加工应该是皮革下脚料再利用的最好方法之一，其中最佳方案是采用物理方法从皮革下脚料中提取和分离出一定长度和线密度的胶
12、原纤维，使其完全适合于在现有非织造或纺织设备 上进行加工，从而转化为人造真皮纤维革或织制成胶原纤维纺织面料，且整个加工过程不需要脱铬，不会出现三价铬向六价铬转变 。 因此，用制革下脚料加工纺织产品的工艺开发非常有利于社会的可持续发展 。 4 参考文献 1 钱程 .制革下脚料提取超短真皮纤维的现状及其发展趋势 J .产业用纺 织品， 2010（ 1） . 2 董贵平，兰云军，鲍利红 . 皮革的绿色化工艺之路 铬鞣废弃物的回收利用 J . 西部皮革， 2006， 28(4):12-17. 3 王彤：皮革机械内销外贸大幅增长 N，消费日报， 2007-6-11（ B02 ） . 4 潘志娟， 王坤余
13、 . 铬革屑的资源化处理技术 J . 皮革科学与工程， 2001，11(3):7-11. 5 王坤余，潘志娟，陈家丽 .胶原蛋白在医用创伤敷料中的应用 J .皮革科学与工程， 2002(1) 6 付丽红，齐永钦 . 胶原纤维在造纸中的应用现状及发展趋势 J . 陕西科技大学学报， 2004， 22(03):83-86. 7 刘京龙 . 皮胶原纤维的结构与耐干热性能研究 D .河南 :郑州大学， 2005. 8 冈村浩米，张文能 . 关于日本有效利用皮革的研究概况 (续 ) J . 中国皮革， 2003， 32(23):35-36. 9 吴秀兰摘译， 田军涛校 .锤式粉碎机 J .橡胶世界， 2
14、007， 235（ 4） . 10 NATCHIMUTHU N. Vulcanization characteristics and mechanical properties of natural rubber-scrap rubbercompositions filled with leather particles J . Polymer International， 2005， 54(3):553-559. 11 刘立进，宋进清 . 一种皮革纤维纱线织物 .中国专利： CN200510032853.4，2005-07-27 12 金绍文 .皮革制品机械 M .北京：化学工业出版社， 2
15、007， 3 13 F.LANGMAIER,P.MOKREJS,R.KARNAS,M.MLDEK And K.KOLOMAZN K.Modification of Chrome-Tanned Leather Waste Hydrolysate with Epichlorhydrin J . Journal of the Society of Leather Technologists and Chemists, Vol.90 p.29 14 侯小东 .章川波 .王志杰 .马向阳 .胶原纤维与植物纤维复合抄片的物理性能的研究 J .陕西科技大学学报 (自然科学版 )， 2004(3) 15 陈学芹，杨超君。复摆颚式粉碎机运动特性的模拟分析 J .农机化研究，2005（ 5） 16 阿兰斯基颚式物料击碎机的动力学分析 M农业机械译报， 1987 17 刘社福 .辗式粉碎机性能分析 J .饲料工业， l991.l2（ l0） 18 王德福 .MK90 型锤片式粉碎机性能试验 J .农业机械学报， 2005.36（ 7）
