浸灰劑

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簡介

製革準備的主要目的之一是對膠原纖維有良好的分散,使生皮達到鞣製的最佳狀態,成革有良好的豐滿、柔軟的手感。研究表明,要使皮纖維分散就須將生皮中的非纖維成分除去,即除去透明質酸、粘多糖、脂肪、表皮、毛袋等物質。這些物質少量在浸水工序中部分被除去,主要在浸灰的鹼性條件下通過合適的膨脹更多地被除去,為後續工序打開通道,並提供更多的交聯點。浸灰劑作為皮革前處理濕加工中一種很重要的套用材料,對浸灰的效果有著至關重要的影響,從而影響成革的最終質量和性能。隨著消費者對皮革製品質量要求越來越高,以及世界各國越來越嚴格的環境保護政策,使得皮革工業對浸灰劑也有更高的要求.

主要成分

從化學組成來看,構成浸灰劑成分的物質主要有:表面活性劑、石灰增溶劑、還原性有機物(如葡萄糖、硫醇)、有機胺化合物、酶、水溶助長性物質和保護膠體類物質等。傳統的浸灰材料主要是硫化鹼和石灰,用該材料處理原皮具有材料易得、價廉、成本低、操作簡單、易控制、脫毛效率高等優點而一直被廣泛採用。但也存在著許多缺點,主要表現在:(1)使用無機硫破壞了毛髮結構,使脫下來的毛彎曲結團或成糊狀,浸灰廢液難以處理,大量的皮毛有機物質隨著化料一起排放,導致COD值增大;(2)無機硫還會損壞皮面,使浸灰後的皮面不夠平滑,影響了成革的質量;(3)無機硫的使用使廢液中含有s,因而極易產生H2s有害氣體,對人體造成傷害,同時浸灰廢液中含有大量硫化物難以氧化,生物降解困難,在廢液處理之前,通常需要增加一道氧化工序;(4)由於石灰在水中的溶解度小,在傳統浸灰工藝中,為了維持浸灰液穩定

作用

不同材料在浸灰過程中的作用不同,浸灰劑大多是多種物質的複合物而具有多方面的功能,主要作用及套用如下:

(1)具有明顯的消皺作用,能有效地減少灰皺和頸紋,使皮張平整,增加得草率;

(2)具有明顯的抑制皮過度膨脹的性能,灰皮柔軟且得到適度而均勻的膨脹;

(3)具有促進脫毛作用,灰皮粒面清潔,並能減少硫化物的用量;

(4)具有明顯的增加石灰溶解度的性能;

(5)用在浸灰過程中,能有效地鬆散膠原纖維,成革柔軟、豐滿,得革率增加;

(6)用在浸灰過程中,可以促進水的滲透,縮短浸水時間。浸灰劑主要套用於牛、羊、豬等生皮的包灰、浸灰、復灰等工序,也可作為浸水、脫灰助劑。其中,在生皮浸灰過程中的使用量通常為0.3%-2.0%之間。

國外的研究狀況

國外對浸灰劑的研究開發工作開展的較早也較多,主要集中在德國、英國、美國、義大利、西班牙等西方已開發國家,各大皮化公司都有系列的浸灰劑產品。

非含酶的浸灰劑

以滲透作用為主的浸灰劑這類助劑以表面活性劑(通常為陰離子、非離子表面活性劑)為主要成分,通過降低表面張力來促進水和其他材料向皮內滲透和均勻作用,縮短浸灰時間,併兼有脫脂、去除皮垢,增加灰皮表面清潔性的作用。產品有德國BASF公司的JFC、EusaponS,德國Bayer公司的BaymolAN,德瑞TFL公司的BORRONTT以及美國BuckmanLaboratories公司的Busperse等。

以增加石灰溶解度作用為主的浸灰劑

這類助劑劑可以提高石灰在浸灰液中溶解性,有助於在整個橫截面快速滲透,具有顯著的緩衝作用,更利於分散膠原纖維,可使粒面非常潔淨、光滑和細緻並減少石灰的用量。產品有德國BASF公司的MollcscalPA,德國hoechst公司的FelidermK,瑞士Alpa公司的SinteralDH260等。

以抑制灰皮過度膨脹作用為主的浸灰劑

這類具有水溶助長作用的助劑,可以破壞膠原分子鏈問和膠原親水基團問的靜電排斥作用,能使灰皮緩慢、均勻、適度膨脹,灰皮柔軟,灰皺減少,粒面平整清潔。產品有德國BASF公司的MollescalAB,德國Hoechst公司的FelidermM,德國Bayer公司的CismolanFR一62,德瑞TFL公司的ErhavitMB,西班牙Curtin公司的AdupelB等。

以脫毛作用為主的浸灰劑

化學脫毛材料主要作用於角蛋白的雙硫鍵,其作用機理有還原作用、取代作用和一消除反應,因此脫毛材料主要是一些還原劑、親核試劑等,它們的脫毛作用一般要在鹼性條件下進行。產品有德國BASF公司的MollescalSF、MolescalMF,德國Trumpler公司的TrumponLA,德國Carpetex公司的Uberol8016,德瑞TFL公司的rhavitHs2,美國BuskmanLaboratories公司的Busperse7738.其他非含酶浸灰劑防止粒面上形成皺紋,它賦予裸皮淺色調,可消除皮張上的污垢和減少色斑,並能夠減少硫化物的用量,可用於保毛浸灰工藝以及提高得革率。德國Trumpler公司的TruponatOC是一種以胺類和有機硫化物的均衡結合物為主要成分的浸灰劑,具有將灰皮的膨脹程度調節至最佳狀態,從而可賦予粒面極好的潤滑性、增加面積得率和有效地鬆懈皮垢,還具有加快其它浸灰材料(如石灰和硫化物)滲透的優點,適用於各種類型原料皮的保毛/脫毛工藝或漿化脫毛工藝。韓國HANIL公司的HanilKHR和德國Lanxess公司的CismollanuAL是含脂肪胺及其它有機胺類化合物的浸灰劑,既能幫助鬆散膠原纖維,提高皮革豐滿性,又能保持腹肷部、頸部的皮質不過分損失,還可以是皮面潔淨均勻吸收,防止過度膨脹,提高石灰溶解度,能部分代替硫化鈉和(或)氫硫化鈉。德瑞TFL公司的ErhavitSRI是一種不含胺和硫化物的浸灰劑,可在整個浸灰過程中始終保持溫和的淨化作用(即使是採用敞口的容器加工也是如此),在毀毛或保毛的浸灰工藝中,能削弱毛根的強度,該產品效力很高,甚至用量為皮質量的I%時,也能取得最佳效果,特別適用於粒面敏感的原料皮。

含酶的浸灰劑

酶是一種生物催化劑,可以和皮中許多成分如膠原蛋白、角蛋白、糖蛋白、脂肪等發生作用。利用這種作用可除去生皮中許多對製革無用的成分,適度分散膠原纖維,生產預期的產品。含酶製劑是公認最為高效環保的一類浸灰劑,酶在浸灰中套用的優點是顯而易見的:(1)可促進皮膠原纖維的分離和鬆散;(2)能消除皺紋,清潔粒面;(3)可減少硫化鈉的用量,減輕污染;(4)改善成革的柔軟度、強度,製作絨面革時,有利於起絨;(5)可明顯提高得革率。但是,含酶浸灰劑還不能大幅度降低硫化鹼的用量,實現清潔化製革,主要是其成本比硫化鹼要高很多,而且質量不穩定,工藝不易控制,易發生成革爛面、松面、強度差、毛孔擴大等質量問題,致使含酶浸灰劑未能在大規模生產中持久套用。

國內的研究狀況

國內近幾年來對浸灰劑的套用越來越重視,幾乎在浸灰中普遍使用浸灰劑,而且也有不少浸灰劑產品,如四川望江化工廠的浸灰NF、四川什邡亭江化工廠的浸灰王一增效劑T等。但是由於缺乏對浸灰助劑的功能和作用機理、存在的問題等方面進行深入的了解和研究,使國內在該類產品的研究開發和套用方面與國外先進技術相比,存在較大的差距。國外皮化產品如BASF、Bayer等公司因憑藉強大的技術優勢和豐富的產品系列,幾乎壟斷了國內大型製革企業和中高端市場。在國內以四川大學為代表的科研院所已具備一定的研究開發實力,四川大學皮革工程系開發出的LA系列浸灰助劑產品已經在國內得到較好的套用,並且在高端浸灰劑產品開發方面取得了一定的進展。國內皮革化學品企業基礎較為薄弱,皮化產品種類不多,浸灰助劑產品更少,功能單一,不配套,同時也缺乏系統的套用技術和經驗,無法為製革企業提供有效的技術服務。傳統的硫化鹼脫毛技術最大的優點在於浸灰劑的原材料成本低,面對國家日趨嚴格的環保政策,國內產品無法滿足生產需要,使得多數製革企業不得不接受國外產品和技術的壟斷,付出高昂的使用成本;或者因得不到專業的技術服務,不能對技術進行最佳化,過量使用各種浸灰助劑,增大進一步治理的難度,也間接加劇了對環境的污染。

主要方向.

浸灰過程是製革準備階段極為重要的工序,也是對環境造成污染的主要過程之一。高效、環保的浸灰助劑是解決環境污染的重要措施之一。研究、開發浸灰助劑首先必須深入研究浸灰過程中所發生的作用和機理,各種變化與成革性能的關係。

要優先考慮開發高效、多功能的配套產品,避免低水平的重複,重點開發3類產品: 

 (1)高效的無硫脫毛劑,代替(或部分代替)硫化物; 

 (2)高效膠原纖維分散劑,代替(或部分代替)石灰; 

 (3)高效含酶浸灰助劑,關鍵是篩選或培養耐高pH(PH>12)的酶。 

 通過上述3類材料的使用達到無(少)硫、無(少)灰脫毛浸灰工藝,實現清潔化浸灰。這將是今後浸灰助劑研究、開發的主要方向。

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