【集萃网观察】皮革的主要组分为蛋白质胶原纤维,因此皮革印花原则上采用丛毛织物染料,印花后不能采用汽蒸着色和水洗。开发的丝皮尔色浆可直接用于皮革印花,印花后通风干燥即可,毋需汽蒸和水洗。本工艺简化,因其不排放废水,而被称为“绿色”工艺。
印染工业源远流长,从其属性来说完全可以延伸到各种轻工业产品(如皮革、纸张和化妆品等),建筑材料产品(如玻璃、木板和墙面涂饰等)和医用产品等。印染生产的工艺相对来说比较成熟,而且有完整的理论基础。目前的情况是印染生产能力过剩,而不少有关生活消费品亟待开发市场适销品种,因而开发非纤维织物的印染加工具有实际价值。本文皮革印花研究正是本着这个目的进行的。
早在远古时期,人们就把打猎所得的兽皮用以防寒和保护身体。我国皮革加工历史悠久,远在公元前1700年的周朝就有过记载。近年来由于回归大自然的思潮兴起,消费者通过比较,对天然皮革用品的价值等到进一步的认识。
目前天然皮革制品的外观只有单一的色泽,主要是棕、黑两色以及暗调的什色。因此开发印花产品、增添艺术气氛,生产具有高雅、活泼花纹和图案的服装等革制产品,无疑具有较高的经济价值。
1.生皮的结构组成
皮革和织物一样,都属于较长时期生活消耗品,根据调查,以往曾有用油漆和涂料在皮革上印花的记载和产品,但手感粗糙,牢度不好,因此很不理想。本项研究采用染料印花。皮革印花与染色不同之处是,固着时间较短又不能采用高温促进,因此染料必须对皮革具有快速渗透和扩散的条件,这就需要研究皮革的构造来探索有否这种可能。
显微镜观察生皮分三层,上面薄的是表皮,中间最厚的是真皮,最下面为皮下组织。表皮层在鞣制加工中去除,所以印花对象主要是真皮层。真到层又分乳头层和网状层两个部分。
真皮层由胶原纤维、弹性纤维和网状纤维组成,其中胶原纤维占全部纤维总量的95%~98%。此外,还有一些非纤维成分,如毛囊、汗腺、脂腺等,它们在鞣制加工中去除,留下很多空隙。
胶原纤维不分叉,而是集结成束状,直径在20~150μm之间。胶原纤维束有时可以分成几股细的纤维束。这些较细的纤维束又可以和其他的纤维束合股在一起,形成较粗的纤维束如此不断分合,相互穿插编织,纵横交错,交织成一种特殊的立方体网状结构。
在真皮层上部,胶原纤维束纤细而疏松,中间部分的纤维比较紧密和粗壮。它们大致可分成三种类型,即菱形、弯曲形和波纹形。
菱形编织的纤维束粗大而直,呈大角度交叉类似织物。网状层愈发达,这种编织形式更显著,强度也高。这是皮革构造中最重要的编织形式。弯曲形和波纹型的纤维束较细,呈弯曲或平行等,织角小。从真皮层的结构来衡量,它应该比纤维织物更具有染料渗透和扩散的条件。这是皮革印花的基础。
2.染料与胶原纤维的结合
皮革用染料印花第二个问题是染料和胶原纤维的结合问题。
根据分析,胶原纤维由蛋白质组成,分子为细长棒状,分子量很大,化学性质近似丝、毛等纤维。胶原纤维结构中的肽基、氨基、羟基、羧基以及鞣制加工中结合的铬盐离子等,可以和含有羟基、氨基、偶氮基等极性基团的染料形成氢键结合。而且染料分子与胶原纤维还可能以范德华力相互结合。从实验结果分析,皮革印花用的染料与丝、毛纤维相近,但皮革在印前的鞣制加工方法,却能使胶原纤维具有不同的等电点和表面电荷,这又和丝、毛纤维有所不同。
采用酸性染料印花时,当色浆pH值为5时,用碱式硫酸铬法鞣制的皮革带正电荷,很适用染料印花。但用甲醛鞣制的皮革就不合适,因为它的等电点只有4.6,皮革表面呈负电荷,只能改用阳离子染料。所以在未弄清楚皮革鞣制方法前,选择染料有一定难度。另外,鞣制后的干燥也有可能改变皮革的等电点及表面电荷。例如铬鞣革,大部分硫酸根与铬离子形成离子状态结合,在干燥(或放置)过程中,成离子结合的酸根就会逐渐透入铬络合物内界面配位,使皮革表面的正电荷减少和等电点降低。
目前皮革的鞣制主要休用碱式硫酸铬法,所以以阴离子型染料比较合适,它们能与胶原纤维结合。表2是各种染料对胶原纤维染色的性能。
从表2可以看到,选择铬媒染染料/活性染料/1:1金属络合染料和1:2金属络合染料均有较好的湿摩擦牢度,对皮革服装等具有实用价值。但染色速度较慢,又难以适应皮革印花的要求。