皮革染整技术及其应用

皮革染整技术及其应用

摘要：皮革在人类服装史上的应用有着非常悠久的历史。从远古时代我们的祖先通过打猎获得动物毛皮，制作成蔽体的服装，到现在科技社会的我们，通过养殖或者其他不正当手段获得毛皮，然后通过各种高科技达到美观效果，达成时尚目的。皮革，不管受到多少动物保护界或环境保护行业人士的反对，一直都走在时尚先锋。服装行业的专家们，通过各种染整技术，对皮革进行各种美化，本文就介绍几种皮革染整技术及他们的应用。

关键词：皮革染整、纳米材料、超声波、CO2

首先，我要认识一下什么是皮革，及其加工的过程。

皮革是由动物皮经过一系列物理与化学的加工处理所转变成的一种固定、耐用的物质，简称革。它具有柔软、坚韧、遇水不易变形、干燥不易收缩、耐湿热、耐化学药剂作用等性能，尤有透气性、透水汽性和防老化等特殊优点。在外观上无论何种革都是没有毛的。带有毛的革，可以称为毛革，一般称为毛皮，古时称为“裘”，它的保暖性能特别好，可供人类御寒之用。很显然，各种动物皮都可以用来制革，但是用得最多的是哺乳动物纲中的有蹄目动物的皮，绝大多数都是家畜的皮。

皮革的加工过程即制革，是一个非常复杂的过程。从原料皮加工成皮革，需要经过十几道工序，需使用一百多种化工材料。皮革加工过程的主要工序（以轻革为例）如下：

生皮→浸水→去肉→脱脂→脱毛→浸碱膨胀→脱灰→软化→浸酸→鞣制→剖层→削匀→复鞣→中和→染色加油→填充→干燥→整理→涂饰→成品皮革。

皮革的加工过程可概括为三大部分：准备工程—除去生皮中的制革无用物（如毛、表皮、脂肪、纤维间质、皮下组织等）、松散胶原纤维，为鞣制作准备；鞣制工程—它是使生皮变为革的质变过程，是整个皮革加工过程的关键，鞣制后的革可获得一系列的鞣制效应；整理工程—通过一系列皮革化学的作用及各种机械加工使皮革获得各种各样的使用价值。

皮革染色的目的

染色的目的是给予皮革一定的颜色，以便使革的外观质量得到很大改善。除底革、工业革和本色革外，大多数轻革在鞣制后都需要进行染色，使皮革呈现各种颜色，以满足人们的要求和适应各种用途的需要。特别是用于制作女鞋、服装、手套、家具的皮革，颜色对其时髦感有很大的影响。皮革染色艺术几乎和动物皮变成革的艺术一样早，都发生在史前时代。古埃及已能制造花色革，罗马希腊时代也都对革进行染色的，整个中古时代制出的皮革，尤其是手套革和服装革，大部分都是彩色革。能使被染物质获得鲜明而坚牢色泽的有机化合物称为染料。从现代科学概念来看，染料是能强烈吸收和转化可见光、远紫外、近红外光区的光能的有机化合物及有这种能力的其他物质的统称。

1、超声波技术在皮革染整中的应用

原理：超声波指的是一种弹性机械声波，在传播时需要借助弹性介质传播能量。超声波的传播方式分为横波和纵波，在液体中，分子在纵向振动产生压缩相和稀疏相，液体发生撕裂形成空穴，这些空穴在不断压缩、拉伸作用下伸长直至破裂，产生强烈冲击波，就是超声波空化效应。毛皮染整一般是在水溶液中进行，因而必然涉及到染液在溶液中的分散、溶解、渗透及结合等过程。毛皮染色是一个复

杂的物理、化学过程。其染色历程可分为三个阶段：上染—沉积—结合。

超声波在纺织行业染整中的研究较早，且成果显著。研究认为，才用超声波进行染色，与常规染色相比可提高上染百分率，因此可使用较少获得所需要的色泽深度，从而减少染料用量，并因此降低了染料的扩散活化能而实现低温短时间染色，不仅可以节约染料、提高生产效率，而且有利于节能减排。值得注意的是，除了低温染色能节省热能外还可以避免对蛋白质纤维和部分化学纤维造成损伤，提高产品质量；超声波处理过后，毛皮白度亦有所增加。而且，还可以提高皮革的颜色坚牢度和耐湿擦牢度。有专家进行了超声波作用下的静态染色试验，研究结果显示，超声波染色所得成革的性能与常规转鼓染色的一致，并且染料的吸收率提高了28%，加工时间减少了25%。同时，在皮革染色工艺中应用超声波对设备没有苛刻的要求，不必改变染色转鼓，这可大大节约改造成本，增大了实际应用的可能性。基于超声波在液体中的独特效应和在皮革染色上的成功范例，以及节约能源，超声波助染可被认为是一种极具潜力的生态染整技术。尽管皮革加工制革生产有很大的差异，但制造原理是相通的。将制革生产中的清洁化技术，适当改进移植到皮革生产上是完全可行的。超声波在染整领域的应用研究，为皮革染整提供了新思路。尽管皮革染整有着自己的特点，但超声波助染的原理依然适用。尤其是皮革染整要求温度不能超过75℃，超声波具有低温染色的特点，对其有特别的保护作用。另外超声波对皮革染色和纺织染整对于毛类织物研究成功，对皮革染整具有极大的参考和启发意义。可以推测，只要我们在该领域进行更多、更具体、更深入的研究，超声波技术在毛皮染整中的应用前景必将十分广阔。超声波技术在毛皮染整中的应用，需要研究的课题很多，其中最为重要的是要研究超声波对纤维及辅助材料的结构和性质的影响，对不同染料和染色方法的选择性和适用性，对整个工序中各个因素的具体影响以及综合评估等的研究。此外，施加超声波的方式和对超声波频率的选择等内容，也是值得认真研究的。对于超声波费用昂贵这一实际问题，相信随着科学技术的进步和超声波设备在其他工业领域的推广应用，其费用必将不断降低，通过业内人士的探索和努力，超声波毛皮染色技术的实际应用是完全可能的。

2 、纳米技术与纳米材料在皮革染整中的应用

目前，纳米材料在皮革、毛皮行业的研究尚处于起始阶段。试验研究已确定了纳米材料在复鞣、染色以及抗菌防霉方面的特殊功效。纳米新型复鞣剂可赋予皮革防水、防油污和防紫外线等功能，实现了在不损害皮革卫生性能的基础上，赋予皮革这些附加性能。在皮革染色中的应用中，专家探索了纳米SiO2、CeO2、Al2O3等材料的助染作用，结果表明: 其不仅能提高染料的上染率，而且还有匀染的作用，废液色度也显著降低。针对纳米材料的杀菌防霉功效，在众多领域有较多的报道。有“软黄金”之称的毛皮的保存，防霉抗菌是急需突破的技术关键之一。目前，国内毛皮防腐剂、防霉剂的品种少、质量差，难以满足需要，更未见纳米材料在毛皮抗菌方面的应用报道。我们相信，在市场需求的强烈驱使下，纳米材料对毛皮防霉抗菌的应用研究会陆续开展起来。现有的纳米防菌材料主要以金属性纳米抗菌剂和光催化型纳米抗菌剂为主，其中又以纳米银

和纳米TiO2为代表。纳米银除具备一般银离子的抗菌剂效果外，更具有纳米颗粒所独有的特性，即高比表面积和高反应活性等，因而具有传统无机抗菌剂所无法比拟的优良抗菌效果和安全性，是一种具有长效性和耐热性的抗菌剂。纳米TiO2作为抗菌剂具有安全性好、作用持久、即效性好等3 大突出优点，同时无毒、无味、化学性质稳定等特点，使其备受食品、服装等行业的重视，其特点是

需要借助光

照以发挥效用。时下，融合多种优良性能的复合型纳米防菌剂的研发备受关注，可以预见，这些研究对毛皮提高抗菌防霉性能是一个新的契机。由于纳米材料的使用可以减少染色时染料的使用，减少染液废液的处理成本，以及取代一些常用的非绿色的抗菌防霉剂，纳米材料当之无愧地成为生态染整技术的一大亮点。纳米技术的迅速发展为毛皮生态染整带来了空前的机遇。尽管目前尚未见到其在毛皮染整上应用的报道，但根据其科学原理可以相信，纳米材料将在毛皮的防水、防油、防污、抗菌、防紫外线和抗静电等性能的改善方面，将有所作为。同时，毛皮的耐老化等性能，亦有可能通过纳米材料的应用而取得突破。

3 、超临界CO2流体技术在毛皮染色中的应用

将超临界CO2流体技术用于染色工艺始于20 世纪90 年代初。与传统染色方法相比，它不需要任何助剂，未吸收的染料可以全部回收利用，更没有污染环境的染液废水，从这些方面看来，超临界CO2流体技术无疑算得上是一项理想的具有划时代意义的生态染整技术。在纺织行业，研究较为充分的是分散染料在超临界CO2状态下有利于涤纶纤维的染色。研究还指出，超临界CO2可能对分散染料更适用，同时对天然纤维的染色适用性还有待进 一步研究。近来，专家还计算了用超临界CO2染色的成本，指出它是十分经济的染色法，并有可能率先在欧洲和美国实现涤纶纤维染色的工业化。可见，超临界CO2染色似乎很快就可以为染整行业所使用。在皮革行业，国内廖隆理等人引入了超临界CO2流体技术，做了大量的工作并将此技术应用到湿加工单元的诸多工序。研究证实，CO2超临界流体介质中染色能明显提高皮革的染色质量，上染率高，革颜色均匀、饱满，且有较高的耐干湿擦性能等。更为引人注目的是，整个过程基本上无废水排放。就超临界CO2技术对于解决皮革染整的污染而言，可谓是一个接近完美的解决办法。

4 微胶囊技术及其在毛皮染整中的应用

用高分子材料将气、液、固态物质包覆，形成微小封闭的胶囊，其内容物在特定条件下以可控速度释放的技术称之为微胶囊技术。因微胶囊技术的这一特性，从医药到食品，再到工业有着广阔的应用。在染整行业，微胶囊技术亦显示出无穷的应用潜力，它们包括微胶囊染料和涂料的染色和印花，以及一些附加功能的实现，如微胶囊抗菌剂、杀虫、防臭、抗静电、防紫外线、柔软、香气和阻燃、防缩、拒水整理等特性，大有全面开花的趋势。微胶囊技术在制革工业中的探索蓬勃开展，主要研究成果有中空微球聚合物复鞣剂、微胶囊染料、微胶囊香味皮革整理剂和制备酶的负载微球等。魏德卿等人研究的中空微球聚合物复鞣剂，已先后在多家制革厂进行了应用，普遍反映具有粒面平细、手感滑爽、柔软，耐老化、适用性强等特点。在微胶囊染料上的研究发展迅速，尤以钟毅等人的微胶囊分散染料无助剂免水洗染色技术，显示出了巨大的潜力，实现了真正的无污染清洁染色。微胶囊香味皮革整理剂的研究，则很大程度上满足了人们对于芳香味的美好感觉体验，还能有效避免皮革的一些异味，可谓一举两得。香

味微胶囊具有用量少、香味持久、可掩盖皮革异味，提高皮革档次等特点，是提高汽车坐垫革、沙发革、服装革、箱包革等附加值的重要手段。新近，龚彦铭等人通过乳化－ 凝胶法制备得到海藻酸钙负载胰酶微球，经对比发现，海藻酸钙的包埋使得胰酶的稳定性明显提高，将胰酶的最佳反应温度从50℃提高到了60℃，降低了胰酶对酸碱的敏感性，而且延长了胰酶活力保持的时间。 以上四种方法为现今皮革染整所用主要技术，更多方法等着我们去探索与研

究。