CN1325662C - 生产皮革半成品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由动物生皮生产皮革半成品的方法,其中使用无铬鞣剂和粘土矿物预鞣,所述粘土矿物在以5-25m/s的转子圆周速度在50℃于水中搅拌30分钟后具有数均粒径小于2μm或具有双峰尺寸分布,所述双峰分布的第一部分是数均粒径小于0.5μm的精细分散部分,第二部分是数均粒径小于5μm的粗糙部分,分别是按照ISO 13320-1的方法,通过结合激光衍射和光散射测定的,第一精细分散部分的比例是10-90重量%,然后将经过预鞣的动物生皮干燥为基于皮革半成品总重量计的含水量为5-45%。
Description
本发明涉及一种生产皮革半成品的方法。
在皮革工业中,必须将易坏的原料即动物生皮转变为生物和机械稳定化的状态,使其可储存和运输。为此,一般通过以下两个基本不同的方法进行预鞣以生产皮革半成品:
一方面,使用含铬鞣剂进行预鞣,得到蓝湿皮(wet blue)半成品,另一方面,通过无铬预鞣制得白湿皮(wet white)半成品。
可以将抗微生物剂加入湿润状态的皮革半成品中,随后,如果在运输和储存期间不超过最高25℃的温度,所述半成品可以储存最多约一年。
蓝湿皮半成品的缺点是它们已经含铬,也就是说不可能进一步加工为无铬皮革,并且来自进一步加工例如削刮产生的废物必须通过昂贵的步骤进行处理和排放。另外,含水量不能被降低到低于约40-80%重量,这是因为如果干燥到更低的含水量,皮革外观会发生不可逆的变化:皱纹固定,随后试图染色会产生不平整的外观,即由于试图干燥为较低的含水量而使质量不可逆地下降。不可能在质量不下降的情况下回软。
相比之下,白湿皮半成品具有未被重金属铬污染的优点,但它们非常容易被微生物、特别是被霉菌破坏,并因此被视为基本上不可运输的。
此外,白湿皮半成品实际上不能干燥为含水量低于约40-80重量%,因为其干燥为纤维粘连的角质材料,因此不能回软。
已知的皮革半成品必须通过加入抗微生物剂进行生物稳定化。但是,不考虑其价格,使用迄今用于稳定化皮革半成品所需的抗微生物剂是有问题的,因为一些抗微生物剂对人类也是有毒、致敏或过敏性的,和/或排出毒理学上有害的物质,特别是甲醛。
因此,与已知的皮革半成品有关的主要问题是,如果后续加工步骤中待生产的皮革质量不受负面影响,含水量必须不能下降到低于特定水平。但是,另一方面,所述相对仍然较高的含水量相应地导致运输成本高,特别是限制了运输性和储存性,因为这样的皮革半成品对微生物来说是理想的培养介质。
因此,已经尝试提供生产皮革半成品的方法,其中所述方法符合这些相互矛盾的要求,即将含水量降低至不再有受微生物破坏的危险的这样一个范围,同时不负面影响皮革半成品的质量。
EP-B0281486描述了一种用于微生物稳定酸浸裸皮的方法,其中通过用选自多元醇、带有环氧乙烷的脂肪醇缩合物以及带有环氧乙烷的烷基酚缩合物的物质代替水,可以达到仅约20重量%的残余含水量。但是,该方法本质上的缺点在于引入具有表面活性并决定半成品碱性特征以及通过例如影响脂肪分布而负面影响后续鞣革步骤的物质用于稳定半成品产品。此外,所述半成品具有相对较低的约50℃左右的收缩温度。
本发明的一个目的是提供一种用于生产生物稳定的皮革半成品的方法,所述方法是环境友好的,不会负面影响半成品以及由其制成的终产品的质量,并且在进一步加工中没有任何限制。
我们已经发现,该目的可以通过一种使用无铬鞣剂预鞣而由动物生皮生产皮革半成品的方法实现,其中预鞣是通过额外使用以5-25m/s的转子圆周速度在50℃于水中搅拌30分钟后具有数均粒径小于2μm或具有双峰尺寸分布的粘土矿物进行的,所述双峰分布的第一部分是数均粒径小于0.5μm的精细分散部分,第二部分是数均粒径小于5μm的粗糙部分,分别是按照ISO 13320-1的方法,通过结合激光衍射和光散射测定的,第一精细分散部分的比例是10-90重量%,并且其中基于皮革半成品的总重量计,经过预鞣的动物生皮被干燥为含水量5-45%。
已经令人惊奇地发现,由于使用具有上述粒径的精细分散的粘土矿物进行预鞣,皮革半成品被干燥成具有松散结构和分散的纤维,并且在干燥后,可以使用纯水容易地将其回软,而无需添加剂。
以5-25m/s的转子圆周速度在50℃于水中搅拌30分钟后,粘土矿物的数均粒径小于2μm或具有双峰尺寸分布,其中第一部分是数均粒径小于0.5μm的精细分散部分,第二部分是数均粒径小于5μm的粗糙部分,第一精细分散部分的比例是10-90重量%,该粘土矿物描述在未在先公开的德国专利申请DE10237259中作为鞣剂或用于制备鞣剂。
具有上述粒径的粘土矿物形成了稳定的制剂,用于无铬鞣制或铬鞣,确保由此获得具有改进性能的皮革。
为了分层以测定数均粒径,需要于50℃以及以5-25、优选10-20m/s的转子圆周速度剧烈搅拌下,使用足量的、基于50g粘土矿物计一般约950ml的水处理30分钟,粘土矿物被分散于水中。例如,为此可以使用IKA的转子-定子Ultraturrax混合器。通过这样的处理,粘土矿物分层,直至粒径不再改变。
粒径和粒径分布的检测是按照ISO 13320-1,通过结合激光衍射和光散射,使用来自Malvern的Malvern 2000分析仪进行的。
认为对于具有上述粒径的粘土矿物的作用而言,本质上是其与生皮的胶原链的相互作用。例如通过胶原和粘土矿物的表面羟基之间的氢桥,该相互作用是可能的。已经令人惊奇地发现,具有上述粒径的粘土矿物不可逆地结合到生皮中。
粘土矿物是原生硅铝酸盐的风化产物,即具有不同比例的氧化铝和二氧化硅的化合物的风化产物。硅被四个氧原子四面环绕,而铝以八面配位的形式存在。粘土矿物主要属于页硅酸盐,也称为片硅酸盐或叶硅酸盐,有时也称为带状硅酸盐(参见Rmpp Chemie Lexikon,第9版,1995,4651和4652页)。
对于新颖的制剂而言,如果粘土矿物是页硅酸盐,则是特别有利的。优选页硅酸盐是高岭土、白云母、蒙脱土、绿土、滑石粉、蛭石、多水高岭土或膨润土,特别是锂蒙脱石,或其有机改性的变体。
如果在粘土矿物用作鞣剂之前或过程中,向其中加入由于其化学结构而能够与粘土矿物形成强氢键的物质,特别是脲或脲衍生物、醇(特别是多元醇)、碳酸亚丙酯、有机酰胺、脲烷、糖或糖衍生物,尤其是硝基纤维素、亚硫酸盐纸浆(Sulfitzellulose)或乙基己基纤维素,则能够获得特别好的结果。特别是,粘土矿物、尤其是片硅酸盐的分层是通过这样的处理完成的。
除粘土矿物之外,无铬鞣剂,优选醛鞣剂、异氰酸酯、铝盐、唑烷或四羟甲基氯化鏻也可以用于预鞣。
优选使用的粘土矿物是数均粒径小于1μm的那些。
在该新方法之后,将使用精细分散的粘土矿物预鞣过的动物生皮干燥到基于皮革半成品总重量计的含水量是5-45重量%,优选15-35重量%。
通过使含水量低于45重量%,优选低于35重量%,使预鞣生皮处于基本生物稳定的状态,仍然能够容易地回软而不影响由其制成的终产物的质量。
干燥步骤在工艺条件方面一般没有限制:可以在环境温度和压力下、减压下和/或升温下进行干燥,优选在拉幅机上干燥。通过在拉幅机上干燥,可以获得基本上平整且因此容易堆叠的半成品。
本发明的新颖方法优选还包括进一步的加工步骤,其中干燥后的皮革半成品通过使用水或鞣制助剂、特别是两性或阳离子聚合物的水溶液、优选通过喷雾进行处理,而回软为基于皮革半成品总重量计的含水量为50-80重量%。
本发明新颖方法的另一优点是基本上干燥的皮革半成品的吸收性:因此,与生皮亲合性差的鞣制助剂的水溶液被物理吸收并在生皮的内部区域中均匀传递和分布,这迄今由于在含水液体中操作时化学势相对较低而导致令人不满的结果。因此,通过本新颖方法生产的皮革半成品可以在进一步加工步骤中用鞣制助剂的水溶液、一般优选蛋白质、特别是蛋白水解产物或聚合物的水溶液湿润,所述水溶液通过物理作用力、特别是渗透作用而吸收到皮革半成品中。上述步骤可以有利地与通过喷雾或浸渍回软的步骤同时进行。
本发明因此提供了一种皮革半成品,其在进一步加工为终产物方面是完全开放的。皮革半成品阶段可以在无铬状态下操作,可以在无铬或铬鞣的状态下进一步加工。皮革半成品可以在干燥之前或回软之后削刮,经常使用的是无铬削刮。削刮废料是没有问题的,因为其中不含铬,因此无需作为特殊废料进行处理,相反可以作为肥料使用,其中削刮废料可以占送入削刮阶段的原材料的30%。
另一优点在于在损伤检测方面,在干燥的半成品上更容易观察到生皮损伤或生皮质量的反常下降,因此按照生皮质量分类更容易进行、更快并且再现性提高。再一优点是含水量下降,在运输和储存方面产生显著的经济优势。
以下实施例阐述本发明。
对比实施例C0和实施例E1-E5
以下商品名显示的商品级是BASF AG,Ludwigshafen的产品。
对比实施例C0:
切割为3mm厚的浸酸牛皮坯料使用3%的ReluganGT 24(一种戊二醛溶液)在室温下在pH2.8-3.0下处理,随后使用3%的浓度50%的液体砜鞣剂处理。在转鼓加工90分钟后,使用TamolNA和甲酸钠的2∶1混合物使碱性上升到pH3.8-4.0。
实施例E1-E5
与C0描述的预鞣相比,分别将基于浸酸皮重量计2重量%的下述粘土矿物与戊二醛溶液一起或在其计量加入后加入液体中。
下表1显示了形态学特征。根据ISO13320-1,通过对新鲜制备的固体含量5%的悬浮液进行激光衍射/光散射测定粘土矿物的平均粒径。
根据等级1-5,目测液体消耗和可削刮性。根据DIN53336测定收缩温度,在以下描述的点上改变:
点4.1:样品尺寸3cm·1cm,厚度未测定;
点4.2:每个皮革样本仅实验一个而不是两个样品;
点6:省略;
点7:省去在减压下于干燥器中干燥;
点8:当指针返回时读取收缩温度。
表1
硅酸盐/类型 | 平均粒径[μm] | 液体消耗[等级1-5] | 可削刮性[等级1-5] | 收缩温度[℃] | |
对比实施例C0 | - | - | 3 | 3 | 76 |
实施例E1 | 高岭土 | 2.3 | 3.5 | 3 | 77 |
实施例E2 | 蒙脱土 | 1.3 | 2 | 2.5 | 78 |
实施例E3 | 膨润土 | 1.1 | 2 | 2.0 | 81 |
实施例E4 | 白云母 | 1.8 | 2.5 | 1.5 | 79 |
实施例E5 | 蒙脱土 | 0.6 | 1.5 | 1 | 82 |
该表说明了实施例E1-E5相对于对比实施例C0在液体消耗、可削刮性和收缩温度上的显著改进值。
将根据C0和E1-E5获得的半成品干燥并复鞣。为此,将根据对比实施例C0和实施例E1-E5得到的生皮进行转鼓加工、削刮为1.5-1.7mm并分别切成尺寸相等的各自重约1kg的四个样条。
在以下标为a的对比试验中,将每一样条置于湿润状态,即在支架上放置过夜并随后与相应实验系列的其它样条一起进一步加工。
在标为b的实验中,将每一样条在25℃下于空气中干燥;在标为c的实验中,用夹子将每一样条固定或夹在框架上并在45℃下于空气流中干燥。最后,在标为d的实验中,将每一样条在45℃和80毫巴的减压下于干燥器中干燥10分钟。使用来自Schrder Prüfmaschinen KG,Weinheim的Aqua-BoyLMIII湿度计中测定残余水。
为了评估干燥的半成品的质量,将后者进行复鞣,得到家具皮革。
经过复鞣和干燥的生皮条与300%的水(基于干重)一起转鼓加工3分钟。回软的性状划分为1-5级,良好的等级表明无需机械处理就可以得到柔顺的具有吸收性的生皮。5级说明组织不可逆地角质化。
将新鲜生皮上的纤维外观划分为1-5级。同样,5级表示具有大量纤维粘连的不均匀纤维形态。
对于复鞣,计量加入20%的ReluganSI并在30℃下进行转鼓10分钟,然后使用20%DensodrinPS再作用90分钟。此外使用8%的BasyntanSW和4%的LuganilBrown NGB。然后用3%甲酸酸化30分钟达到pH3.6。向a系列实验样条中加入鞣制助剂形式的约小于50%的化学品。
使用500%水洗涤皮革两次、均湿、在空气中干燥并堆叠。在丰满度、均匀性和粒面紧密度的质量性能方面评价皮革,用1-5级评价。根据DIN53328测定拉伸强度。
表2:
含水量[%] | 纤维外观(肉面干燥) | 回软[1-5级] | 丰满度[1-5级] | 均匀性[1-5级] | 拉伸强度[N] | 粒面紧密度[1-5级] | |
C0aC0bC0cC0d | 56272528 | -555 | -555 | 3.5--- | 3--- | 226--- | 3.5--- |
C1aE1bE1cE1d | 54242521 | -2.522.5 | -233.5 | 32.52.53 | 221.52 | 240232230239 | 32.523 |
C2aE2bE2cE2d | 58232322 | -223 | -21.52 | 2.51.51.52 | 2.521.52.5 | 256251230248 | 2222.5 |
C3aE3bE3cE3d | 60252421 | -21.52.5 | -222.5 | 221.52 | 221.52 | 243234228230 | 2.5223 |
C4aE4bE4cE4d | 57262323 | -112 | -211.5 | 1.51.522 | 21.511.5 | 274265260268 | 1.5211.5 |
C5aE5bE5cE5d | 56222421 | -1.522.5 | -111.5 | 11.512 | 21.511 | 269274267276 | 2.521.51.5 |
表2的结果显示,在对比实验C0b-C0d中,干燥导致肉面上的纤维外观质量急剧下降并在回软过程中纤维粘连。从C0系列的干燥条中不能获得皮革终产品。
a系列(未干燥)与b-d系列的经过干燥的试验样条系列之间的对比显著表明复鞣终产品的丰满度、均匀性、粒面紧密度和拉伸强度的质量特征得到改善。
实施例6-9:使用含铬鞣剂复鞣得到鞋用皮革
通过以上对比实施例C0中描述的湿白标准方法,将切割厚度为3.0mm的四块浸酸牛皮坯料转化为相应的半成品。
在对比实施例C6中,鞣制液体不含粘土矿物,而对应于实施例E5,实施例7-9则分别使用2.5%蒙脱土粉末。
在均湿(samming)后,将预鞣的生皮削刮为1.6-1.8mm。在拉幅机上将实施例E8和E9的生皮于45℃干燥过夜,另一方面,防止对比实施例C6和E7的生皮干燥直至进一步加工。
通过在适合的槽中在水(150%)中浸渍,在实施例8中进行回软。在实施例E9中,通过使用浓度20%的由皮革废料得到的蛋白水解产物的溶液喷雾,使生皮湿润并随即在支架上放置2小时。
生皮的进一步加工随后在单独的转鼓中,分别与基于削刮后重量计150%的水、约0.3%的甲酸(达到pH3.2-3.5)和5%ChromitanB一起进行,皮革于30℃转鼓90分钟。随后,使用碳酸氢钠将碱度升高至pH3.9-4.1,在液体于25℃-35℃变化(100%)后计量加入1%的染料KuganilBrown并进行转鼓10分钟。
随后,加入3%聚合物鞣剂ReluganRV、5%砜鞣剂BasyntanDLX和2%树脂鞣剂ReluganDLF并以每分钟10圈的速度再进行转鼓20分钟。此外,使用3%植物鞣剂Mimosa处理生皮40分钟,随后再使用染料Mimosa处理40分钟。
使用甲酸将混合物酸化为pH3.6-3.8。20分钟后,排放液体并使用200%水进行洗涤。最后,于50℃将5%LipodermlickerCMG和2%LipodermlickerPN计量加入100%水中。在转鼓45分钟后,使用1%甲酸进行酸化。
将洗涤后的皮革均湿、干燥和堆叠,并根据下表3所示的质量特征评价。
铬消耗(以%计)是基于分别获得的铬量。滴定测量液体的铬浓度。液体消耗是基于在进一步复鞣步骤中使用的物质,特别是树脂鞣剂、乳液加油剂或染料,在染色和乳液加油后分别取样并目测。
表3
Cr消耗[%] | 液体消耗 | 丰满度 | 粒面紧密度 | 柔软度 | 拉伸强度*[N] | 抗缝裂性**[N] | 均匀性 | 粒面外观 | |
C6 | 82 | 3 | 3 | 2.5 | 2.5 | 298 | 231 | 3 | 3 |
E7 | 89 | 2 | 1.5 | 1.5 | 2 | 323 | 248 | 2.5 | 2 |
E8 | 91 | 1.5 | 2 | 2 | 1 | 309 | 256 | 1.5 | 2 |
E9 | 93 | 1.5 | 1.5 | 2 | 1.5 | 318 | 253 | 1.5 | 1.5 |
该表说明,在实施例E7-E9中,所有皮革性能与对比实施例C6相比均有所提高,而且液体消耗也有改善。
Claims (20)
1.一种使用无铬鞣剂预鞣而由动物生皮生产皮革半成品的方法,其中预鞣是通过额外使用一种粘土矿物进行的,该粘土矿物在以5-25m/s的转子圆周速度在50℃于水中搅拌30分钟后具有数均粒径小于2μm或具有双峰尺寸分布,所述双峰分布的第一部分是数均粒径小于0.5μm的精细分散部分,第二部分是数均粒径小于5μm的粗糙部分,分别是按照ISO 13320-1的方法,通过结合激光衍射和光散射测定的,第一精细分部分的比例是10-90重量%,并且其中基于皮革半成品总重量计,预鞣后的动物生皮被干燥为含水量5-45%。
2.权利要求1的方法,其中用于预鞣的无铬鞣剂选自以下:醛鞣剂,异氰酸酯,铝盐,唑烷和四羟甲基氯化鳞。
3.权利要求2的方法,其中醛鞣剂是戊二醛。
4.权利要求1或2的方法,其中将预鞣后的动物生皮干燥为基于皮革半成品的总重量计的含水量是15-35%。
5.权利要求1或2的方法,其中使用数均粒径小于1μm的粘土矿物。
6.权利要求1或2的方法,其中在粘土矿物用于预鞣之前或过程中,向粘土矿物中加入由于其化学结构而能够与粘土矿物形成强氢键的物质。
7.权利要求6的方法,其中所述由于其化学结构而能够与粘土矿物形成强氢键的物质是脲或脲衍生物、醇、碳酸亚丙酯、有机酰胺、脲烷、糖或糖衍生物。
8.权利要求7的方法,其中所述醇是多元醇。
9.权利要求7的方法,其中所述糖衍生物是硝基纤维素、亚硫酸盐纸浆或乙基己基纤维素。
10.权利要求1或2的方法,其中粘土矿物是页硅酸盐。
11.权利要求10的方法,其中页硅酸盐是高岭土、白云母、蒙脱土、绿土、滑石粉、蛭石、多水高岭土或膨润土,或其有机改性的变体。
12.权利要求11的方法,其中页硅酸盐是锂蒙脱石。
13.权利要求1或2的方法,其中干燥是在环境温度和环境压力、在减压和/或在升温下进行的。
14.权利要求13的方法,其中所述干燥通过拉幅机进行。
15.权利要求1或2的方法,其包括进一步的加工步骤,其中使用鞣制助剂的水溶液湿润皮革半成品,所述水溶液通过物理作用力被吸收到皮革半成品中。
16.权利要求15的方法,其中所述水溶液通过渗透被吸收到皮革半成品中。
17.权利要求15的方法,其中使用蛋白水解产物的水溶液。
18.权利要求1或2的方法,其包括进一步的加工步骤,其中经过干燥的皮革半成品通过使用水或者使用鞣制助剂的水溶液或悬浮液进行处理,被回软到基于皮革半成品总重量计的含水量是50-80%。
19.权利要求18的方法,其中所述鞣制助剂是两性或阳离子聚合物。
20.权利要求18的方法,其中所述处理通过喷雾进行。
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