CN107326688A - 基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备还原皮的方法 - Google Patents

基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备还原皮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备还原皮的方法。本发明方法包括胶原蛋白纤维坯布的制备、聚氨酯预聚体的制备、涂饰剂制备及涂饰成膜、表面压花步骤。本发明方法针对胶原蛋白纤维坯布的特性，利用特定新配方无溶剂涂饰剂和成膜工艺，解决了现有以胶原蛋白纤维原料的坯布无法采用现有涂饰剂和涂饰工艺实现表面涂饰的问题；本发明的还原皮的原料主要为胶原蛋白纤维，还原皮的结构设计和制备工艺参考了人造革，具有结构简单、胶原蛋白含量高（大于80%）、机械性能优越等优点，其在柔软性、耐磨性、耐热性、吸湿性、透气性方面均有很好的表现；本发明的方法极大的提高了皮革的利用效率，有效提高了皮革工业的环保水平。

Description

基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备还原皮的 方法
技术领域
本发明涉及一种皮革的制备方法，具体是一种基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备还原皮的方法，属于皮革加工技术领域。
背景技术
皮革是人类生活中不可或缺的一大类生产生活用品，广泛的应用于服装，家居，汽车，公共服务等诸多领域。皮革的来源只有人类饲养以及猎杀的动物的皮肤，主要有牛皮，羊皮，猪皮以及部分特殊皮革，如鳄鱼皮，蛇皮乃至鲨鱼皮等。由于人类环保意识的提高，野生动物的猎杀被禁止，基本上人类所需的皮革目前都来自于人工饲养的家畜类动物。尽管随着人类饲养技术的提高，家畜的生长周期大幅度缩短。但是，依然无法满足人类日益增长的皮革需求。一方面是人类对皮革的需求增长过快，另一方面是目前皮革加工工业对皮革的有效利用率较低。一张牛皮可以有效使用的部分只能占整个牛皮的60%左右，其余的部分就被浪费了。而且，这可利用的60%还存在着严重的质量不均，只能做不同用途的切割。这又会进一步造成浪费。
现有传统皮革加工工艺由于受到动物皮革的先天质量、形状、面积等因素的限制，无法获得完全接近真皮感觉的高质量皮革制品，而以三维网络结构超细纤维非织造布为基布的聚氨酯合成革，如超细纤维革这类人造革产品，虽然能具有一定的吸湿透气性、耐化学性、防水、防霉变性等，可填补高端皮革制品的小部分需求，但由于此类合成革主要是由化学纤维合成，其卫生性能、与人的亲和力等仍与天然纤维存在较大的差距。
利用废弃的皮革原料、提取其中的胶原纤维重新加工制备成胶原纤维皮革类再生皮革，可解决传统的皮革加工所存在的固废排放量大、环境污染严重等制约传统制革工业发展的难题。现有技术中，CN103233326A公开了一种胶原纤维再生皮革，是由上层纤网和紧密连接在上层纤网下表面的下层纤网构成，其中，上层纤网是由胶原纤维40-97%，粘胶纤维3-60%组成；下层纤网由胶原纤维92-100%，热熔粘合纤维0-8%组成；此类再生皮革掺入粘胶纤维原料，可降低成本，但当粘胶纤维含量较高时，所制备的再生皮革的手感仍与真皮存在一定差距，且由于其是复合层，仍存在结合力的问题需要解决，在后续的复合加工过程，如结合力不佳，仍会影响最终皮革制品的质量；CN 103233325A则公开了一种胶原纤维再生皮，其是以胶原纤维85-99%，热熔粘合纤维1-15%为原料，通过解纤、开松、混合开松、铺网、刺固、热处理、切边、收卷和包装等步骤制备；CN 103231576B是利用了热压粘合的方法，制备真皮纤维再生皮革；CN 203174410U 、CN201785643U等则公开了以真皮纤维基布为底层，与涂层粘合而成的再生皮革；此类采用基布与涂层热压、复合/粘合的方法制备再生皮革，层间结合强度及材料层自身强度是影响产品质量好坏不得不考虑的重要因素，且其加工过程较为复杂。
本申请的发明人对皮革加工过程的蓝湿革下脚料作为原料、提取其中的胶原蛋白纤维以实现资源的再生利用进行了相关的研究，并取得了一定的成果，关于提取蓝湿革下脚料中的胶原蛋白纤维的方法申请专利并获得授权专利号：ZL201510228478.4，专利名称：一种可直接纺纱用胶原纤维及由其制备的真皮纤维革。采用该专利技术获得的胶原蛋白纤维（胶原纤维）无需经过接枝改性或复合即可直接采用现有纺丝工艺进行纺丝，采用该专利技术制备得到的胶原纤维进行纺丝、织造成，再加工形成的真皮纤维革具有抗拉强度高、耐磨、柔软、吸湿、吸油、易染、阻燃性能好的优点，尤其适合于高端皮革制品的生产。
在实际生产过程中，采用现有的涂饰剂和涂饰工艺对以此类胶原蛋白纤维原料制得的胶原蛋白纤维坯布（或基布）进行涂饰工艺时，由于原料本身特性及现有涂饰剂原料的组成特点，难以在坯布或基布表面通过常规的化学工艺形成涂饰层，进而无法实现对此类胶原蛋白纤维坯布的涂饰加工，无法获得高质量的皮革产品，这种状况的出现严重制约了皮革工业的发展。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备还原皮的方法，该方法针对胶原蛋白纤维坯布的特性，利用特定新配方无溶剂涂饰剂和成膜工艺，很好地实现了在胶原蛋白纤维坯布表面的涂饰成膜；采用该工艺获得的还原皮具有良好的真皮手感，表面涂饰效果佳，成膜性能良好。
本发明的技术方案如下：一种基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备还原皮的方法，包括如下步骤：
（1）胶原蛋白纤维坯布的制备：采用专利ZL201510228478.4所述的可直接纺纱用胶原纤维的制备方法，以蓝湿革为原料经过剪切、超声预处理、转鼓处理、液体解纤、纤维烘干、开松除杂、梳理、纤维表面处理步骤制得胶原纤维，然后再将胶原纤维采用纺纱工艺纺成纱、织造，制得胶原蛋白纤维坯布；
（2）聚氨酯预聚体的制备：将聚醚和异氰酸酯按摩尔比1:8-20混合，自然升温至40-65℃，保温1-4小时，然后升温至70-95℃，保温1-4小时，然后使温度降至室温，室温下放置24-48小时，获得聚氨酯预聚体液体，控制液体粘度在3000-12000cps；
（3）涂饰剂制备及涂饰成膜：将步骤（2）中制备的聚氨酯预聚体液体加入到含活泼氢的聚醚中搅拌均匀，制得表面涂饰剂；然后通过喷涂、滚涂或者浸涂工艺，将制得的表面涂饰剂在步骤（1）的胶原蛋白纤维坯布表面涂饰成膜；所述成膜温度90-180℃，时间1-60min；
（4）表面压花：通过移膜工艺将具有特定纹饰风格的皮膜粘接在坯布表面。
所述的移膜工艺可以是常规的移膜工艺。
优选的，步骤（2）所述聚醚为聚四氢呋喃二醇（PTMG）、聚氧化丙烯二醇（N220）、聚氧化丙烯三醇（N303）、聚丙二醇（PPG）、聚乙二醇（PEG）中任一种；所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）中的任一种。
优选的，所述步骤（3）制备表面涂饰剂时，以NCO含量计算，聚氨酯预聚体与含活泼氢的聚醚的摩尔比为：1:8-20。
优选的，所述含有活泼氢的聚醚为聚四氢呋喃二醇或聚丙二醇。
采用上述技术方案制备的表面涂饰剂，采用滚涂工艺以胶原蛋白纤维坯布制备还原皮时，可以采用常规的工艺，优选如下：坯布幅宽50-150cm，走线速度1-5m/min，涂布池温度30-80℃，烘干温度50-190℃。
本发明相对于现有技术的有益效果如下：
（1）本发明解决了现有以胶原蛋白纤维原料的坯布无法采用现有涂饰剂和涂饰工艺实现表面涂饰的问题；通过采用新配方的无溶剂涂饰剂和成膜工艺，很好地实现了在胶原蛋白纤维坯布表面的涂饰成膜，为此类纤维原料皮革的加工生产提供新的思路；
（2）胶原蛋白纤维坯布的成分与真皮完全相同，均是由100%胶原蛋白纤维构成，通过本发明的方法获得的还原皮具有良好的真皮手感，表面涂饰效果佳，成膜性能良好，通过表面涂饰，改善了坯布表面，同时在涂饰过程，所采用的涂饰剂可以进入到坯布内部，使经过涂饰加工后的坯布结构更加稳定、表面平整度提高，使其更接近于真皮皮质，甚至是等同于真皮的效果和质量，其在柔软性、耐磨性、耐热性、吸湿性、透气性方面均有很好的表现；
（3）本发明的还原皮制备工艺为无溶剂工艺，生产过程绿色、环保；还原皮的原料来自于天然皮革中的有效成分——胶原蛋白纤维，还原皮的结构设计和制备工艺参考了人造革，具有结构简单、胶原蛋白含量高（大于80%）、机械性能优越等优点，本发明方法极大的提高了皮革的利用效率，有效提高了皮革工业的环保水平。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1 采用以下步骤实现一种基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备的还原皮制备：
1、胶原蛋白纤维坯布的制备：采用专利ZL201510228478.4实施例2所述的可直接纺纱用胶原纤维的制备方法，以蓝湿革为原料经过剪切、超声预处理、转鼓处理、液体解纤、纤维烘干、开松除杂、梳理、纤维表面处理步骤制得胶原纤维，具体步骤如下：
（1）剪切：以蓝湿革为原料，以皮革剪切机裁剪成生产或设备要求的尺寸；
（2）超声预处理：制备富含羟基的极性溶剂预处理液，调节pH为7，升温至45℃，将裁剪好的蓝湿革完全浸没于预处理液浸泡24小时，然后将预处理液升温至50℃，调节pH为7.5到8，再浸泡2小时，在当前温度下进行超声低频短时振荡，所采用的超声波条件为：频率20kHz，功率200W，超声时间20分钟；预处理液是由质量浓度2%的氢氧化钠溶液与质量浓度75%的聚乙二醇溶液按照体积比1:1混合制得；
（3）转鼓处理：超声预处理结束，滤去预处理液，将预处理后的蓝湿革采用转鼓处理工艺，首先在水相环境中转动转鼓，转鼓转速为15转/分钟，时间为5分钟，然后停止转鼓，排出液体，然后再向转鼓内加入水，并且在水相环境中逐渐添加柔软剂氨基硅油乳液，缓慢转动转鼓混合充分后，再接着转动转鼓进行回软处理，转鼓转速为10转/分钟，温度为25℃，时间为3小时；
（4）液体解纤、纤维烘干：液体解纤、纤维烘干：将经过转鼓处理、初步开松回软的蓝湿革转入液体解纤机，通过水力搅拌产生的离心力，将胶原纤维以纺织纤维形式分离出来；然后通过烘干机将从液体解纤机上分离出来的胶原纤维在烘室内进行烘干，烘干方法采用抽风和进风相结合的方式，采用抽风将烘室内的潮湿空气抽出干燥后再通过进风方式将其输送如烘室内，如此循环进行烘干，直至纤维的水分含量30%，所采用烘干温度为75℃；
（5）将烘干后的纤维采用开松工艺进行开松，开松方法为，在开松辊直径为Φ380mm、转速为600rpm的参数下进行开松处理，并去除了纤维以外的杂质，获得成束胶原纤维；再通过梳理机，将成束的胶原纤维梳理成单纤维状态的胶原纤维，梳理机上的具体参数为，温度为27℃、湿度为75%、出网速度为3.5m/min；
（6）纤维表面处理：将步骤（5）获得的胶原纤维在氮气保护条件下置于脉冲电场进行表面处理，处理条件为：脉冲频率25Hz、电场强度为20kV/cm，处理时间10s，获得胶原纤维；将获得的胶原纤维采用环锭纺纺纱工艺纺成纱、织造基布，制得胶原蛋白纤维坯布；
2、聚氨酯预聚体的制备：将聚氧化丙烯三醇（N303）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）按摩尔比1: 20混合，自然升温至50-60℃，保温3.5小时，然后升温至70-75℃，保温4小时，然后使温度降至室温，室温下放置24-48小时，获得聚氨酯预聚体液体，控制液体粘度在6000-8000cps；
3、涂饰剂制备及涂饰成膜：将步骤2制得的聚氨酯预聚体液体加入到聚四氢呋喃二醇中搅拌均匀，制得表面涂饰剂，以NCO含量计算，聚氨酯预聚体与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1:14；
4、表面涂饰：然后通过常规喷涂工艺，将制得的表面涂饰剂在步骤1的胶原蛋白纤维坯布表面涂饰成膜；成膜温度控制在120-150℃，时间10-30min；
5、表面压花：通过常规移膜工艺将具有特定纹饰风格的皮膜粘接在坯布表面。
经测试，本实施制备的还原皮，其爆裂强度199.4 N，经向撕裂强度17.2 N，纬向撕裂强度48.9N ；经向抗拉强度8.7MPa，伸长率62.4%；纬向抗拉强度17.5MPa，伸长率39.2%。
实施例2 采用以下步骤实现一种基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备的还原皮制备：
1、胶原蛋白纤维坯布的制备：采用专利ZL201510228478.4实施例3所述的可直接纺纱用胶原纤维的制备方法，以蓝湿革为原料经过剪切、超声预处理、转鼓处理、液体解纤、纤维烘干、开松除杂、梳理、纤维表面处理步骤制得胶原纤维，具体步骤如下：
（1）剪切：以蓝湿革为原料，以皮革剪切机裁剪成生产或设备要求的尺寸，将蓝湿革原料浸入水池中2~5分钟，烘干至含水率60~80%；
（2）超声预处理：制备预处理液，调节pH为7，升温至50℃，将蓝湿革完全浸没于预处理液浸泡12小时，然后将预处理液升温至55℃，调节pH为7.5，再浸泡1.5小时，在当前温度下进行超声低频短时振荡，所采用的超声波条件为：频率40kHz，功率600W，超声时间10分钟；预处理液是由质量浓度10%的氢氧化钠溶液与质量浓度45%的异丙醇与丙二醇混合溶液（异丙醇与丙二醇体积比为2:3）按照体积比1:5混合制得；
（3）转鼓处理：超声预处理结束，滤去预处理液，将预处理后的蓝湿革采用转鼓处理工艺，首先在水相环境中转动转鼓，转鼓转速为8转/分钟，时间为5分钟，然后停止转鼓，排出液体，然后再向转鼓内加入水，并且在水相环境中逐渐添加柔软剂氨基硅油乳液，缓慢转动转鼓混合充分后，再接着转动转鼓进行回软处理，转鼓转速为8转/分钟，温度为25℃，时间为4小时；
（4）液体解纤、纤维烘干：液体解纤、纤维烘干：将经过转鼓处理、初步开松回软的蓝湿革转入液体解纤机，通过水力搅拌产生的离心力，将胶原纤维以纺织纤维形式分离出来；然后通过烘干机将从液体解纤机上分离出来的胶原纤维在烘室内进行烘干，烘干方法采用抽风和进风相结合的方式，采用抽风将烘室内的潮湿空气抽出干燥后再通过进风方式将其输送如烘室内，如此循环进行烘干，直至纤维的水分含量35%，所采用烘干温度为70℃；
（5）将烘干后的纤维采用开松工艺进行开松，开松方法为，在开松辊直径为Φ380mm、转速为600rpm的参数下进行开松处理，并去除了纤维以外的杂质，获得成束胶原纤维；再通过梳理机，将成束的胶原纤维梳理成单纤维状态的胶原纤维，梳理机上的具体参数为，温度为27℃、湿度为70%、出网速度为3.5m/min；
（6）纤维表面处理：将步骤（5）获得的胶原纤维在氮气保护条件下置于脉冲电场进行表面处理，处理条件为：脉冲频率30Hz、电场强度为20kV/cm，处理时间3s，获得胶原纤维；
将获得的胶原纤维采用常规纺纱工艺纺成纱、织造基布，制得胶原蛋白纤维坯布；
2、聚氨酯预聚体的制备：将聚四氢呋喃二醇（PTMG）和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）按摩尔比1:15混合，自然升温至40-50℃，保温2.5小时，然后升温至70-80℃，保温1.5小时，然后使温度降至室温，室温下放置24小时，获得聚氨酯预聚体液体，控制液体粘度在3000-9000cps；
3、涂饰剂制备及涂饰成膜：将步骤2制得的聚氨酯预聚体液体加入到聚丙二醇（PPG）中搅拌均匀，制得表面涂饰剂，以NCO含量计算，聚氨酯预聚体与聚丙二醇的摩尔比为1:8；
4、表面涂饰：然后通过常规的滚涂工艺，将制得的表面涂饰剂在步骤1的胶原蛋白纤维坯布表面涂饰成膜；成膜温度控制在90-130℃，时间5-50min；
5、表面压花：采用常规移膜工艺将具有特定纹饰风格的皮膜粘接在坯布表面。
实施例3 采用以下步骤实现一种基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备的还原皮制备：
1、胶原蛋白纤维坯布的制备：采用专利ZL201510228478.4实施例4所述的可直接纺纱用胶原纤维的制备方法，以蓝湿革为原料经过剪切、超声预处理、转鼓处理、液体解纤、纤维烘干、开松除杂、梳理、纤维表面处理步骤制得胶原纤维具体步骤如下：
（1）剪切：以蓝湿革为原料，以皮革剪切机裁剪成生产或设备要求的尺寸；
（2）超声预处理：制备预处理液，调节pH为7.5，升温40℃，将裁剪好的蓝湿革完全浸没于预处理液浸泡20小时，然后将预处理液升温至60℃，调节pH为7.5，再浸泡1小时，在当前温度下进行超声低频短时振荡，所采用的超声波条件为：频率50kHz，功率400W，超声时间15分钟；预处理液是由质量浓度5%的氢氧化钠溶液与质量浓度50%的聚乙二醇溶液按照体积比1:3混合制得；
（3）转鼓处理：超声预处理结束，滤去预处理液，将预处理后的蓝湿革采用转鼓处理工艺，首先在水相环境中转动转鼓，转鼓转速为10转/分钟，时间为5分钟，然后停止转鼓，排出液体，然后再向转鼓内加入水，并且在水相环境中逐渐添加柔软剂三元共聚硅油乳液，缓慢转动转鼓混合充分后，再接着转动转鼓进行回软处理，转鼓转速为10转/分钟，温度为25℃，时间为3.5小时；
（4）液体解纤、纤维烘干：将经过转鼓处理、初步开松回软的蓝湿革转入液体解纤机，通过水力搅拌产生的离心力，将胶原纤维以纺织纤维形式分离出来；然后通过烘干机将从液体解纤机上分离出来的胶原纤维在烘室内进行烘干，烘干方法采用抽风和进风相结合的方式，采用抽风将烘室内的潮湿空气抽出干燥后再通过进风方式将其输送如烘室内，如此循环进行烘干，直至纤维的水分含量25%，所采用烘干温度为80℃；
（5）开松除杂、梳理：将烘干后的纤维采用开松工艺进行开松，开松方法为，在开松辊直径为Φ380mm、转速为600rpm的参数下进行开松处理，并去除了纤维以外的杂质，获得成束胶原纤维；再通过梳理机，将成束的胶原纤维梳理成单纤维状态的胶原纤维，梳理机上的具体参数为，温度为27℃、湿度为75%、出网速度为3.5m/min；
（6）纤维表面处理：将步骤（5）获得的胶原纤维在氮气保护条件下置于脉冲电场进行表面处理，处理条件为：脉冲频率20Hz、电场强度为20kV/cm，处理时间5s，获得胶原纤维；将获得的胶原纤维采用常规纺纱工艺纺成纱、织造，制得胶原蛋白纤维坯布；
2、聚氨酯预聚体的制备：将聚氧化丙烯二醇（N220）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）按摩尔比1:12混合，自然升温至60-65℃，保温2小时，然后升温至90-95℃，保温1小时，然后使温度降至室温，室温下放置48小时，获得聚氨酯预聚体液体，控制液体粘度在8000-12000cps；
3、涂饰剂制备及涂饰成膜：将步骤2制得的聚氨酯预聚体液体加入到聚四氢呋喃二醇（PTMG）中搅拌均匀，制得表面涂饰剂，以NCO含量计算，聚氨酯预聚体与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1: 20；
4、表面涂饰：然后通过常规浸涂工艺，将制得的表面涂饰剂在步骤1的胶原蛋白纤维坯布表面涂饰成膜；控制成膜温度110-180℃，时间20-60min；
5、表面压花：通过常规移膜工艺将具有特定纹饰风格的皮膜粘接在坯布表面。

Claims (4)

1.一种基于无溶剂成膜工艺结合胶原蛋白纤维坯布制备还原皮的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）胶原蛋白纤维坯布的制备：采用专利ZL201510228478.4所述的可直接纺纱用胶原纤维的制备方法，以蓝湿革为原料经过剪切、超声预处理、转鼓处理、液体解纤、纤维烘干、开松除杂、梳理、纤维表面处理步骤制得胶原纤维，然后再将胶原纤维采用纺纱工艺纺成纱、织造，制得胶原蛋白纤维坯布；
（2）聚氨酯预聚体的制备：将聚醚和异氰酸酯按摩尔比1:8-20混合，自然升温至40-65℃，保温1-4小时，然后升温至70-95℃，保温1-4小时，然后使温度降至室温，室温下放置24-48小时，获得聚氨酯预聚体液体，控制液体粘度在3000-12000cps；
（3）涂饰剂制备及涂饰成膜：将步骤（2）中制备的聚氨酯预聚体液体加入到含活泼氢的聚醚中搅拌均匀，制得表面涂饰剂；然后通过喷涂、滚涂或者浸涂工艺，将制得的表面涂饰剂在步骤（1）的胶原蛋白纤维坯布表面涂饰成膜；所述成膜温度90-180℃，时间1-60min；
（4）表面压花：通过移膜工艺将具有特定纹饰风格的皮膜粘接在坯布表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述聚醚为聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚丙二醇、聚乙二醇中任一种；所述异氰酸酯为 二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的任一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）制备表面涂饰剂时，以NCO含量计算，聚氨酯预聚体与含活泼氢的聚醚的摩尔比为：1:8-20。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含有活泼氢的聚醚为聚四氢呋喃二醇或聚丙二醇。
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