加脂清洁生产技术

九、加脂清洁生产技术

加脂是仅次于鞣制的重要工序,通过加脂,可以赋予皮革以良好的柔软性、丰满性、耐折性、耐磨性以及疏水性等功能,改善皮革的力学性能。

1.可生物降解性

加脂的废液以及皮革成品废弃后,加脂剂最终都将进入环境中,对环境产生一定影响。因此,加脂剂的生物降解性显得十分重要。生物降解是指由于生物的作用,把污染物大分子转化为小分子,实现污染物的分解或降解。加脂剂的主要成分有中性油脂、乳化成分和添加剂。油脂多为天然油脂或结构类似的合成油脂,大部分都具有良好的生物降解性,部分矿物油和石蜡成分降解性较差。加脂剂的生物降解,主要研究其中乳化剂成分的降解性能。生物降解研究中,材料的BOD5/COD值通常被用作评价其可生化性好坏的依据。如果BOD5/COD>0.35,认为样品易于生产降解,比值越高其可生化性就越好;而BOD5/COD<0.2时,则认为样品难以生化处理。马佳等采用该方法研究了硫酸化牛蹄油、硫酸化蓖麻油、硫酸化鱼油、卵磷脂、氯化石蜡和烷基碘酰氯的生物可降解性。并进一步从材料生物降解率、生物降解模型及动力学特性、COD除去率方面,进一步研究了其环境友好性。研究发现,硫酸化牛蹄油、硫酸化蓖麻油、硫酸化鱼油和卵磷脂易于生化处理,能够被活性污泥高效降解;然而活性污泥不能降解氯化石蜡和烷基磺酰氯,特别是烷基磺酰氯还会抑制污泥的生物降解活性,其结果与BOD5/COD法基本一致。郑力文等采用类似的方法,对硫酸酯盐型、亚硫酸盐型、磷脂盐型、非离子型和弱阳离型加脂剂的生物降解进行了研究。并对加脂剂的生物降解率、COD变化速率和细菌抑制作用进行了考察,发现硫酸盐硫酸酯盐型和磷酸酯盐型加脂剂表现出良好的生物降解性能,亚硫酸盐型加脂剂的降解性能居中,而非离子型和弱阳离子型加脂剂难以生物降解,特别是弱阳离子型加脂剂还表现出对微生物生长的抑制作用。罗朝阳等研究了改性方法对加脂剂生物降解性的影响,认为可降解性顺序为:磷酸化>磺化>氧化亚硫酸化>硫酸化>共聚合,此外,降解性的不同与双键和羟基等活性基团含量相关,消耗活性基团的改性方法会降低生物降解性。

2.绿色加脂剂

加脂剂可降解性的研究,对开发出易生物降解的新型加脂剂具有指导意义。可生物降解性指标,将会成为今后加脂剂产品的基本指标写进说明书中,作为皮革工程师使用时的重要参考。实际上,今后所有的皮化产品都可能会注明生物可降解性,这将全面提高皮化材料的环保程度,全面促进皮革工业的清洁生产。早期的加脂剂主要是天然油脂及其改性物,资源可再生,清洁环保。磷酸化加脂剂加脂具有较高的强度,耐光性好,革身色泽浅淡,丰满性显著提高,皮革的边腹部等松软部分填充性好。但磷酸加脂剂的大量使用,有可能会对水体造成富营养化。随着石油工业的发展,合成材料不断进入加脂剂的合成中。要避免外乳化法引入环境不友好的表面活性剂。外乳化法制备的阳离子型加脂剂,是乳化氯化石蜡而得到的。短链氯化石蜡具有持久性、生物毒性、生物富集性和长距离迁移性等特性,欧盟委员会指令2002/237/EC规定皮革产品中不得含有C12、C13氯代烷烃,因此要避免使用短链氯化石蜡作为加脂剂。高档家具革(特别是汽车、飞机等的内饰革)要求低的雾化性,而皮革中对雾化值影响较大的是加脂剂和天然油脂。因此,在加脂剂中不能含有溶剂或易挥发性的物质。此外,大部分天然油脂拥有天然的香味,经过化学反应后易发生改变,要防止加脂剂产生不良的气味。

3.加脂过程清洁化

毛皮的加脂主要是针对皮板。对皮板加脂时,不能沾污毛被,不能引起毛被发黏、不松散。传统毛皮加脂方法,包括涂刷加脂和浸泡加脂。涂刷法可以避免毛被的污染,油脂利用率较高,便于局部处理,适于较大张幅的毛皮加脂,加脂时,乳液温度宜控制在15~55℃,冬天注意保温。但刷加脂属手工操作,费工费时。乳液加脂方法简便,效率高。但若操作不当,可能导致表面油腻,吸收不好,会导致加脂剂的浪费和污染。铬、铝鞣毛皮用阴离子加脂剂直接加脂时,由于表面正电荷较强,容易造成表面结合,油脂分布不均匀。加脂前需要先中和至等电点或略高于等电点,从而降低表面正电荷,有利于阴离子型加脂剂的渗透。后期通过加入甲酸将pH降至4.0左右,使皮纤维带正电荷,促使毛皮对加脂剂的吸收和加脂剂的破乳。在毛皮生产过程中,采取分步多次加脂也有利于油脂的均匀吸收。超声波法有利于乳液的分散,促进加脂剂的渗透和吸收。采用超声加脂,可以降低加脂剂中乳化剂的用量,提高油脂含量,增强加脂效果。