ПРЯЖА ИЗ КОЛЛАГЕНОВОГО ВОЛОКНА ЖИВОТНОЙ КОЖИ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
YARN FROM COLLAGEN FIBRE OF ANIMAL SKIN AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Область техники
Настоящее изобретение относится к пряже из коллагеновых волокон животной кожи и способу ее изготовления.
Предпосылки изобретения
По структуре и форме пряжи сортируются на пряжу из штапельных волокон, пряжу из филаментов и смешанную пряжу из вышеуказанных пряж. Пряжа из штапельных волокон является комплексом волокон с определенной линейной плотностью, определенной степенью кручения и последовательно продольным расположением полученных из многих прядомых натуральных или синтетических штапельных волокон с различной длиной после процесса освобождения волокна, прочеса и вытягивания; она используется для тканья различных трикотажно-текстильных изделий. В настоящее время в связи с ограничением природных условий натуральные волокна отличаются высокой себестоимостью, относительно низкой прочностью на растяжение и низкой износоустойчивостью; а синтетические волокна имеют низкую влагопоглощаемость, огнестойкость и комфортность. Текстильная промышленность срочно требует более идеальных натуральных волокон.
Кожа, отделенная от тела животных и проходящая серию обработки физическими, механическими и химическими методами, превращается после дубления в стойкий к бактериям и механическому действию, устойчивый и не скоропортящийся материал, т.е. в готовую кожу. До дубления это кожа или недубленая кожа. Кожа является очень сложной биологической тканью и имеет разные виды. Но все они похожи по своей структуре. Она состоит из трех слоев: эпидермиса, внутрикожного слоя и подкожного слоя. Эпидермис составляет 0,5-5% от общей толщины кожи и формируется из клеток различной формы. Дерма толщиной в более 90% от общей является плотной соединительной тканью, в основном сформированной путем переплетения коллагеновых волокон, следов эластичных волокон и ретикулярных волокон. Среди них волокна коллагена занимают 95-98%. Готовая кожа изготовлена именно из дермы. Структура ткани коллагеновых волокон является следующей: пептидная цепь - волокно, находящееся в процессе образования, - филамент волокна - фибриллы - микрофибриллы - волокно - пучки волокна. В настоящем изобретении коллагеновое волокно понимается как пучки коллагеновых волокон. Подкожный слой в основном состоит из свободно переплетенных волокон коллагена и следов эластичного волокна и является свободной тканью, связывающей кожу и тело животного. Кожу снимают именно в месте данного слоя. Его обычно удаляют в процессе выделки кожи, но в технологии настоящего изобретения он представляет собой превосходное сырье. Волокна коллагенов дермы не только переплетаются друг с другом, но также склеиваются в матрицу волокна. Большая часть матрицы волокна удаляется в процессе выделки кожи, но часть матрицы волокна все еще остается. Кроме того, в процессе выделки кожи нужно неоднократно использовать такие химические вещества, как кислоты и щелочи, чтобы поверхность коллагеновых волокон желатинизировалась. Желатинизированная поверхность коллагеновых волокон в жидком состоянии играет роль смазки, но в сухих натуральных условиях образует клейкие вещества. Так что в шкуре животных или недубленой коже клейкие вещества волокон коллагена не только существуют в большом количестве, но и имеют силу вязкости, значительно превышающую прочность коллагеновых волокон в сухих естественных условиях. Более того, плотность клейких мест коллагеновых волокон в коже достигает такого уровня, что они приходятся на каждые 1~2 мм. Естественная структура переплетения коллагеновых волокон в дерме такова: более толстые пучки волокон иногда делятся на несколько более тонких пучков волокон, и эти более тонкие пучки волокон иногда с другими пучками волокон объединяются в другой большой пучок волокон. Пучки непрерывно делятся и объединяются, и таким образом формируется оригинальная трехмерная ретикулярная структура. Коллагеновое волокно способно образовывать пучки - это одна из характеристик, которыми коллагеновое волокно отличается от других текстильных волокон и нетканых и тканых изделий из них. Так что, если волокна кожи освобождаются разрыхлителем с одним трепалом или несколькими трепалами, используемыми в текущем уровне техники в процессе бумагопрядения или шерстопрядения и нетканой технологии, или разрыхлителем сброшенных материалов, используемым в обработке вторичного хлопка, волокна коллагена преобразуются в мелкие элементы с длиной меньше 4 мм, не отвечающие требованиям длины прядения. Однако кожа, изготовленная из подкожного слоя животных, оставшегося в процессе выделки кожи, и из кожи живота с особо свободным сплетением волокон коллагена, например кожи живота крупного рогатого скота, может быть обработана в отдельные пучковидные волокна коллагенов без взаимной связи при помощи вышеуказанных различных разрыхлителей. Но волокна коллагена, полученные данным методом, все еще коротки и с плохой прядомостью и могут быть использованы лишь для обработки низкокачественных тканей или как сырье для "бросовой ткани".
Шкуры животных в настоящее время используются в основном для выделки готовой кожи. Но из-за разных дефектов кожсырья, таких как ожоги, складки, раны шипами растений, и многих других причин в процессе выделки кожи только 20-40% кожсырья в конце концов превращается в выделанную кожу, а остальное становится отходами. Кроме того, в процессе обработки кожаной продукции появляется большое количество мелких обрезков и отходов. Поэтому эффективность использования данных ресурсов в процессе выделки кожи очень низка. В последние годы некоторые заводы разрыхляют и измельчают эти оставшиеся материалы при естественных условиях, используя текущую технологию, и таким образом получают непрядомые мелкие волокна с длиной меньше нескольких миллиметров. Их используют вместе с другими материалами для производства продукции с низкой добавленной стоимостью, такой как нетканое полотно и "восстановленная" кожа и т.д. 8 октября 2003 года в «Китайском Патентном Коммюникеа» был опубликован "Способ изготовления нити из дермы" (номер заявки 03114089.0), но пряжа, описанная в нем, изготовлена путем склеивания волокон дермы клеящим веществом. Так что они не относятся к тому же виду продукта, что и пряжа согласно настоящему изобретению. Кроме того, метод ее производства описан слишком упрощенно и недостаточно раскрыт, поэтому специалисты в этой области не могут его реализовать.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения - обеспечить пряжу из коллагенового волокна животной кожи и способ ее изготовления, чтобы решить проблему, связанную с изготовлением пряжи из шкур животных, готовой кожи, оставшихся от них материалов и изношенной кожи, улучшить эффективность использования кожи животных и качество продукта, расширить сферу использования шкур животных, одновременно предоставить текстильной промышленности пряжу, которая по сравнению с имеющимися пряжами из натуральных волокон отличается высокой прочностью на растяжение, высокой износоустойчивостью, а по сравнению с имеющимися синтетическими волокнами отличается замечательной влагопоглощаемостью, огнестойкостью и удобством.
Цель настоящего изобретения достигается таким образом: пряжа делается из 1-100% по весу коллагенового волокна и 0-99% по весу текстильного волокна. Незначительные количества эластичных волокон, ретикулярных волокон и других неволокнистых веществ в кожсырье не оказывают влияния на пряжу и могут быть проигнорированы.
Коллагеновые волокна получают по меньшей мере от одного вида животных, включая, но не ограничиваясь этим, крупный рогатый скот, овец, лошадей, свиней, собак, оленей, кроликов, крокодилов и змей.
Текстильное волокно - по меньшей мере один из любых видов прядомых натуральных волокон и синтетических волокон, в том числе хлопок, пенька, шерсть, шелк, терилен, акриловое волокно, нейлон, полиамид и вискозный штапель.
Существует два способа производства данной пряжи из коллагенового волокна животной кожи: во-первых, из дубленой кожи, включая следующие шаги: выбор сырого материала, освобождение волокна, сортировка, смешивание, прочесывание, вытягивание и кручение; во-вторых, из недубленой кожи, включая следующие операции: выбор сырого материала, золение, промывание водой, обеззоливание, дубление и смягчение, обезвоживание, освобождение волокон, сортировка, смешивание, прочесывание, вытягивание и кручение.
Настоящее изобретение имеет следующие преимущества: (1) пряжу, изготовленную согласно данному изобретению, можно ткать, вязать и плести, что сильно расширяет сферу применения животной кожи, повышает эффективность использования кожи и одновременно представляет текстильной промышленности прядомые волокна; (2) коллагеновое волокно - это коллагеновый белок. Сделанная из него одежда обладает различными превосходными свойствами, такими как превосходная совместимость с человеческим телом, высокая прочность на растяжение, износоустойчивость, мягкость, влагопоглощаемость, маслопоглощаемость и огнестойкость. Данная пряжа может быть использована для изготовления не только грубой ткани, такой как джинсовая ткань и твердый нейлон, но и высококачественной ткани для всех четырех сезонов; (3) богатый ассортимент: позволяет освоить разную новую продукцию путем выбора материалов из различных животных или смешанных материалов из различных животных, и при их смешивании с другими волокнами филаментов или пряжами можно изготовить сложные пряжи; (4) сырье имеется в изобилии: все оставшиеся материалы и поношенные кожи кожевенной промышленности и кожаной продукции, различное животное кожсырье, а также внутрикожный слой, шкурки маленьких животных и поврежденная кожа, не подходящая для дубления.
Описание чертежа
Технологическая схема производства пряжи из коллагеновых волокон животной кожи.
Варианты реализации изобретения
Пример 1: по весовому соотношению волокна коллагена составляют 55% и текстильное волокно составляет 45%. Пряжа состоит из коллагеновых волокон животной кожи и текстильных волокон. Пучковидные волокна коллагена, которые иногда делятся на несколько нитей из более тонких пучковидных волокон, соединяются с другими текстильными волокнами или другими коллагеновыми волокнами с образованием смешанной пряжи посредством скручивания нити из непрерывного пучка смешанных волокон.
Технологический процесс: выбор сырых материалов - освобождение волокна - сортировка - смешивание - прочесывание - вытягивание - скручивание.
Описание технологического процесса:
1. Выбор сырых материалов. Согласно вышеуказанному весовому соотношению выбирают по меньшей мере один из любых видов дубленой животной кожи, включая кожу крупного рогатого скота, овцы, лошади, свиньи, собаки, оленя, кролика, крокодила и змеи, даже их оставшиеся материалы или поношенную кожу, и по меньшей мере один из любых видов синтетических или натуральных текстильных волокон.
2. Освобождение волокон. Волокна ослабляются возвратно-поступательным жидкостным разрыхлителем, совершающим возвратно-поступательные движения. Жидкостный разрыхлитель может быть самодельным. В его емкости находится трепало или расчесывающее устройство прочесывателя для по меньшей мере одного разрыхлителя. В жидкостном разрыхлителе используется вода. В зависимости от кожи или кожсырья можно по весу воды добавить в воду по меньшей мере одно из следующих веществ: 0,2-2% вымывающего агента, 1-10% липида и его продукта, 0,2-1,5% проникающего агента и 0,03-0,5% щелочных веществ. Трепало оказывает возвратно-поступательное механическое воздействие на сырой материал в вышеуказанной жидкости, чтобы жидкость полностью пропитывала сырьевой материал, под воздействием данной жидкости клейкие вещества, такие как матрица волокна между волокнами коллагена, снова становятся смазочным агентом, а также происходит разбухание материала, и одновременно волокна коллагена непрерывно освобождаются, и в результате получаются разрыхленные пучковидные волокна коллагена с одиночной нитью без взаимной связи, которые по длине отвечают требованиям прядения.
3. Сортировка. После сушки освобожденные и разрыхленные коллагеновые волокна натурально или с помощью сушильной машины можно разделить пневматическим образом, используя коробчатый разделитель с вертикальным воздушным потоком, используемый при обработке пуха и пера, или самодельный горизонтальный разделитель. Под воздействием воздушного потока длинные волокна и короткие волокна распределяются в разные зоны, поэтому можно сортировать волокна согласно длине волокон. Неволокнистые материалы, например частицы эпидермиса, переходят в другую зону под воздействием воздушного течения, и таким образом можно их удалить.
4. Смешивание. Волокна из различных кож выбираются согласно требованию к продукции, по весовому соотношению волокна коллагена по меньшей мере одного вида животной кожи составляют 55% и текстильные волокна по меньшей мере одного вида - 45%. Используя известное оборудование, такое как машина для смешивания многослойного хлопка, или способы для горизонтального распространения и прямого взятия можно достичь правильного содержания и равномерного распределения смешанных волокон.
5. Прочесывание. Хорошо смешанные волокна прочесываются прочесывателем, чтобы пучковидные волокна коллагена и текстильные волокна равномерно смешивались и формировался непрерывный комплекс волокон с определенной линейной плотностью и упорядоченным продольным расположением.
6. Вытягивание. Применяют вытягиватель для бумагопрядения или шерстопрядения, чтобы вытянуть и выровнять пряди волокна 1-3 раза. Каждую прядь волокна непрерывно вытягивают и складывают, при этом толстые и тонкие части прядей волокна смешиваются случайным образом, и таким образом улучшается равномерность волокон.
7. Скручивание. Согласно диаметру коллагеновых волокон, их длине и требованиям к пряже выбирают, соответственно, технологию с роликом, трением, кольцевой шпиндель и другие новые технологии прядения, чтобы сформировать пряжу.
Пример 2: по весовому соотношению волокно коллагена животной кожи составляет 100%. Пряжа состоит из коллагеновых волокон животной кожи. Пучковидные волокна коллагена иногда делятся на несколько более тонких нитей, и эти более тонкие нити объединяются с другими волокнами коллагена и превращаются в пряди непрерывных волокон, при этом после скручивания получается пряжа из коллагеновых волокон животной кожи.
Технологический процесс: выбор сырьевого материала - золение - промывка - обеззоливание - дубление и смягчение - обезвоживание - освобождение волокна - сортировка - смешивание - прочесывание - вытягивание - скручивание.
Описание технологического процесса
1. Выбор сырьевого материала. Недубленая кожа по меньшей мере одного из видов животных, таких как крупный рогатый скот, овца, лошадь, свинья, собака, олень, кролик, крокодил и змея.
2. Золение. Применяется метод золения с гидроксидом кальция в качестве основного ингредиента. В зависимости от различного сырьевого материала можно добавить 1-3% (по весу недубленой кожи) сульфата натрия и 0.1-0.5% (по весу недубленой кожи) гидроксида натрия, причем вес воды в 1,5-2 раза превосходит вес недубленой кожи. Температура раствора для золения находится в пределах 30~50°С, и время для намокания составляет 2-24 часа, чтобы жир в недубленой коже омылился и одновременно степень освобождения коллагеновых волокон превысила желательную для процесса выделки кожи.
3. Промывка водой. Промывают 1-2 раза теплой водой с температурой 30-40°С, потом 1-2 раза водой комнатной температуры, чтобы омыляемые вещества были удалены и значение рН сырьевого материала лежало в пределах 6,5-8.
4. Обеззоливание. Добавляют 2-3% (по весу недубленой кожи) сульфата аммония, 0.2-0.5% (по весу недубленой кожи) протеазы, воды в 1-2 раза больше, чем вес недубленой кожи. Вымачивание чередуется с отжимом при значении рН 3-6 и температуре 35-40°С в течение 1-2 часов, чтобы удалить щелочные ионы из кожсырья, и одновременно матрица волокна недубленой кожи, жир и неволокнистый белок еще более гидролизируются. Затем загрязнения удаляются с водой. Для кожсырья с шерстью до обеззоливания прежде всего надо добавить 3-4% (по весу кожсырья) щелочного сульфида, 10-15% (по весу кожсырья) известковой пасты, 1-2% гидроксида натрия и воды в 1-2 раза больше, чем вес кожсырья. Шерсть отделяется от кожсырья после погружения при комнатной температуре в течение 2-16 часов, а затем удаляется водой.
5. Дубление и смягчение. Дубление осуществляют в вышеуказанных жидкостных разрыхлителях методом хромирования или растительного дубления и другими методами органического или минерального дубления, применяемыми в текущей технологии, при этом волокна коллагена в процессе дубления путем возвратно-поступательного разрывания кожсырья достигают ослабленного состояния. После дубления во избежание слипания после обезвоживания смягчают сырьевой материал эмульсией и липидом. Смягчение путем добавления липида тоже происходит в разрыхлителях. В качестве добавляемого липида применяется животное масло, растительное масло, минеральное масло и их продукты.
6. Обезвоживание. В этой операции используется отжимная машина, в результате применения которой вода в волокнах составляет 20-30%.
7. Освобождение волокон. После вышеуказанных процедур волокна коллагена находятся в очень ослабленном состоянии или в основном превращаются в пучковидные свободные волокна с иногда встречающимся слипанием и свертыванием. Освобождение волокна в нормальных условиях можно осуществлять посредством трапецеидальных разрыхлителей, разрыхлителей с очесывающим барабаном или режущих машин с тремя цилиндрами, используемых в бумагопрядении или шерстопрядении. Волокна коллагена с частичным слипанием или свертыванием ослабляются целиком и образуют отдельные пучковидные свободные волокна коллагенов с длиной, подходящей для прядения.
8. Сортировка. Выполняется так же, как в примере 1.
9. Смешивание. Используется 100% (по весу) коллагенового волокна. Для улучшения прядомости добавляют набрызгиванием замасливатель в количестве 0,1-8% (по весу коллагенового волокна животной кожи). Замасливателем может быть животное масло, растительное масло, воск, минеральное масло и синтетические липиды и продукты из них.
Остальные операции такие же, как в примере 1.
Пример 3: коллагеновое волокно составляет 20% по весу, а текстильное волокно - 80% по весу.
Процесс обработки такой же, как в примере 2.
Описание технологического процесса
1. Выбор сырьевого материала. Выбирают отходы краев недубленой кожи, остатки от предварительной выделки сырцовой кожи, двухслойную кожу или шкуры животных и ткани внутрикожного слоя, непригодные для выделки кожи.
Процедуры золения, промывки водой, обеззоливания, дубления и смягчения, а также обезвоживания аналогичны раскрытым в примере 2.
2. Смешивают нити волокон, обработанные по вышеуказанной технологии в примере 2, с другими нитями или пряжей и скручивают их для получения обернутой или стержневой пряжи, имеющей вышеупомянутые ингредиенты коллагенового волокна. Остальные операции аналогичны раскрытым в примере 1.