皮革工艺

科技   2024-11-18 09:12   上海  

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皮革工艺是人类最古老的技艺之一。从科学上说,这是一个复杂的物理-化学加工过程,机理较深奥。在很长一段时间里,人们只知其然,不知其所以然,即只有加工经验的积累,而没有系统的理论可讲。这也就造成在古代文献中,有关制革工艺的记载极少的状况。

制革就其本质来说,应是蛋白质的取舍和变性过程,属于高分子的加工技术。原料皮即生皮的组织结构可以分为三层:表皮、真皮、结缔组织。它们的化学成分主要是蛋白质和脂肪。在加工中,表皮得薄,不能成革,将其除去。结缔组织是动物皮与内脏之间的疏松组织,包括皮下脂肪等,这部分对于皮革有害无用,也应加工除去。皮革的基本组成是真皮,鞣制加工的主要对象就是这真皮层。真皮又可以分为两层,上层是皮革的表面层,呈粒状结构,它是衡量皮革质量的重要因素。下层是网状的纤维层,革制品的物理强度主要取决于它。此外,在真皮纤维结构的空隙里,有一些胶状的蛋白质即纤维间质。这也需要在加工中予以去除。真皮经加工后保留下来的主要成分是蛋白质纤维,它包括胶原纤维、弹性纤维、网状纤维。这些蛋白质纤维中的98%由胶原组成,因此从化学意义上讲,皮革是胶原的加工产物。通过X射线仪可以看到,上述蛋白质纤维结构就像海绵一样,可以汲入大量的鞣剂、染料及助剂。这就是皮革可以鞣制的基础。鞣制的实质是利用鞣剂对上述蛋白质纤维进行化学和物理的加工,是鞣质与蛋白质分子上的活性基团主要是氨基进行交联反应的过程。那些对皮革性能有不良影响的球状蛋白质,在酸、碱、酶的作用下,会被水解而除去。在合理的鞣制过程中,蛋白质纤维得到变性的加工,从而使皮革具有较好的物理性能。主要表现在不易腐坏、质地柔软、坚实。

毛皮是附有动物毛的兽皮,古时沿称“裘”。将动物毛除去之后制成的兽皮,习称为“熟革”。它们的加工方法有所不同,而原理则是一样的。在原始社会,人们曾利用石器来剥刮动物外皮,再缝制成衣饰或用具。虽然刚宰剥下来的湿皮很软,但放置或晒干后,兽皮会变得十分僵硬,不仅加工缝制很困难,而且穿起来如盔似甲,很不舒服。为了克服上述两难状况,在实践中人们摸索出一些方法。例如,利用野兽的脑浆、骨髓、油脂等涂抹在生皮表面,再通过太阳的照射和手搓,兽皮就变得较为柔软,而且不易腐烂。这方法实际上是由于油脂被空气氧化后产生醛,作为鞣剂而加工了皮革,是最原始的皮革加工技术之一。第二种方法也来自观察,人们可能从熏肉不易腐败的经验中发现,采用烟熏的方法加工生皮是可行的。经烟熏加工的兽皮既可以防腐,又能防虫,还变得不那么僵硬了。这种方法后来演进为古老的烟熏鞣法。当然,古代人是不知道烟中含有醛,这方法的实质是醛鞣法。第三种方法也来自偶然的发现,人们发现搭在某些树枝或木头上的湿生皮,经过一段时间,生皮会被染色。从中受到启发,推测这些树木可能含有能与生皮发生作用的汁液。于是人们用热水泡浸某些树皮或树枝,再将生皮浸泡在这种汁液中,浸泡后再晾干,发现生皮既不收缩,也不腐烂,还较柔软、坚韧。这就是植物鞣法的开端。当时的人们还不知道,这种方法是利用了某些植物内含的单宁作鞣剂。

制裘,需要保存生皮上的毛和绒,在古代的早期做到这点难度很大,大多情况下都是制革。生皮放在温暖又潮湿的地方,几天后毛会自动脱落。由此人们掌握了发汗脱毛法。革的使用范围较裘广,在古代,革和裘长期共存。后来,人们又发现用石灰的碱液来泡浸生皮,脱毛的效果较发汗脱毛要好得多。古代长期沿用的脱毛方法就是这两种,机理是一样的,利用了微生物的酶来帮忙。

后来,人们又发现,禽畜的粪便,例如鸽粪、鸡粪、狗粪等,经温水发酵后,其发酵液才能浸泡生皮进行鞣制,制得的皮革变得更柔软。这一技术曾被视为制造软革的关键技术。但是,这一技术若掌握不好,反而会损坏生皮。故这技术成为秘密,只能是师徒相传。在制革中,人们更多采用的方法是先用石灰水浸泡生皮脱毛,然后再用芒硝或明矾、食盐及酸奶来鞣革。

在古代的漫长岁月中,皮革工艺的进步是很缓慢的,它长期停留在以经验为主导的家庭手工作坊的生产形态。《周礼·考工记》称制革工匠为“鲍人”,说:“鲍人之事……革欲其茶白,而疾澣之,则坚。欲其柔滑,而腛脂之,则需柔需也……卷而搏之而不迆,则厚薄序也均也。眡其著而浅,则革信也无缩缓也,察其线而藏,则虽敞不甐磨而不磷。”《周礼·天官》中说:“掌秋敛皮,冬敛革。”表明在先秦时期,皮革作为重要的军事资源而被重视。在汉武帝时,表面饰彩画的白鹿皮还曾作为货币流通了一年。在中国国家博物馆收藏有一双在长沙出土的汉代革履,可能是我国现存的最早的皮鞋。与皮鞋同时出土的还有革囊、革箙各一件。可见汉代皮革业的一斑。在唐代,朝廷设有右尚房,管理马辔加工以及甲胄等御用品,兼管毛皮作坊。宋代设有皮角场。元代有甸皮局。总之,制革业一直在社会生产中占据一席之地,但规模都不大。直到18世纪末以前,制革生产仍是使用油脂、烟熏、树皮、明矾、芒硝等鞣剂的上述传统技艺。宋应星在《天工开物·乃服》中介绍了多种皮的来源和使用,关于皮革工艺却只有潦潦的几句。皮革工艺不被重视,原因很多,其中与工艺复杂,难度大,成品率低,劳动强度大有关。其次,与不大的社会市场也有关。当麻、丝、绵纺织品问世后,成本高昂的皮革制品在服装中只占据一个很次要的地位。少数裘类成品大多作装饰品为权贵们所占用。军用的革制甲胄在战场上也不比金属的受器重。

随着近代科学的形成和发展,制革技术开始了长足的进步。1770年英国的约翰逊取得了铁鞣法的专利,但用该法制成的革偏硬,易老化。1913年赴美留学的侯德榜18901974在取得化工科学士学位后,于1917年专攻制革技术。他和美国的同行D. D. 杰克森一起研究了铁鞣法。他们指出,铁盐对油脂产生氧化-还原反应是造成上述缺陷的主要原因。侯德榜的博士论文就是“盐铁鞣革”。与此同时,植鞣法的机理也获得深入研究,1893年美国科学家制成了第一种铬鞣剂,并用于制革获得成功。此后铬鞣法在化学理论的指导下,日趋成熟,逐渐成为近代最重要的鞣革技术。随着近代科学技术的传入和推广,清光绪二十四年1898在天津出现了中国第一家近代化的制革厂—天津制革厂,开始用机器和新的鞣革技术进行生产。但是,在广大的农村、牧场,许多人仍采用传统的制革方法。

转自《中国化工通史》

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