專利名稱:熱塑性皮革材料及其制備的制作方法
本發(fā)明提供了一種新的熱塑性物質(zhì)組合物，其是在加溫加壓下，通過對皮革碎片(如文中定義的)塑化而獲得的。本發(fā)明還提供了所說新組合物的生產(chǎn)方法。
用于文中的術(shù)語“皮革”意思是既可以是鞣制好的也可以是沒鞣制的天然皮革，以及各種大小動物的皮。
本發(fā)明的目的之一是皮革碎片的利用。這些皮革碎片絕大多數(shù)是皮革制造業(yè)，特別是制鞋業(yè)的副產(chǎn)品。這樣的皮革碎片可以是各種形狀的，如各種形狀的平片、窄條、顆粒及粉末。盡管天然皮革的價格較高，但至今為止還沒有任何利用皮革碎片的有意義的嘗試，更不用說將皮革碎片變?yōu)楣I(yè)上有用的材料了。
根據(jù)本發(fā)明已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)了當皮革碎片在密閉的模具中經(jīng)過一段較短時間的高壓及適度的加熱后，它將變成一種新的有用的組合物，其具有優(yōu)越的物理特性，因而可使其在各種技術(shù)及工業(yè)中應用。
本發(fā)明一方面提供了一種主要由皮革(如文中定義的)組成的新的熱塑性物質(zhì)組合物，皮革在密閉的模具中，通過約200至約900巴的壓力及約50至約250℃的溫度的作用，而轉(zhuǎn)變成固態(tài)的熱塑性物質(zhì)，所說的組合物中也可選擇地含有添加劑和/或填料。
另一方面，本發(fā)明提供了上述新組合物的生產(chǎn)方法，該方法包括使顆粒皮革(如文中定義的)(可選擇地與一種或多種添加劑和/或填料混合)在密閉的模具中，在約200至約900巴的壓力及約50至約250℃的溫度條件下處置至少30秒鐘。
在本發(fā)明的方法中，適合用作原料的碎皮革最好是顆粒，可以呈粉末、顆粒、細絲或類似的形狀。這些碎皮革既可直接從皮革制品工業(yè)中獲得，也可通過粉碎大塊皮革而獲得。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)皮革碎粒的大小不是關(guān)鍵性的，其可從細粉末至較粗的顆粒、碎片或細絲，甚至大塊狀的也可以使用。
本發(fā)明的方法以在裝有加熱裝置的常規(guī)模具中進行為宜。用這種方法可將所得到的材料直接模壓成前面所希望的最終制品的形狀。另一方面，該方法也可這樣進行，首先以某些合適的形狀，如球?；蚺鲏K，予制所謂的“生坯”即不完全壓縮的材料;此半成品材料可儲存，如果需要的話，還可運送至另一地方，隨后在第二個模具中模壓成想要的最終形狀。
根據(jù)本發(fā)明，碎皮革原料在室溫，高壓(比如約700巴)的作用下壓縮后，隨后在模具中在恒定的容積及同樣的或稍低的始壓條件下被漸漸的加熱，結(jié)果可以看到模具中材料的內(nèi)壓首先穩(wěn)定地降低直到其達到一平穩(wěn)段為止。估計在此壓力平穩(wěn)段，材料漸漸出現(xiàn)塑化，直到在某一特征溫度Tc處，即平穩(wěn)段末端達到最大塑化;隨著溫度的繼續(xù)升高，內(nèi)壓的增加大體上是溫度的線性函數(shù)。每一種原料的Tc溫度可通過實驗確定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Tc與在室溫條件下原料予壓縮的時間長短及壓力有關(guān)，與開始加熱時施加的始壓有關(guān)，與加熱的速率有關(guān)。若當該材料達到所說的特征溫度Tc時便冷卻，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品是棕色的塑化了的材料。通過改變原始產(chǎn)品在加壓條件下及在所說溫度Tc或稍高或稍低的溫度下的加熱時間的長短，產(chǎn)品的性能可得到改進。加熱時間越長，塑化的程度越深，產(chǎn)品的棕色越深。在再加熱時，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品是熱塑性的。
根據(jù)本發(fā)明的新組合物基本是固態(tài)的，剛性的和比較硬的材料，顏色從淺灰色至帶褐色的，總體外觀類似于合成樹脂。新材料是完全熱塑性的，并發(fā)現(xiàn)其在約35至50℃時軟化。在其剛性狀態(tài)下，新組合物是可機械加工的。新材料具有良好的耐紫外線性能，因此，將其暴露在陽光下三天，沒有顯而易見的變化。在進行硬度試驗時，發(fā)現(xiàn)組合物可經(jīng)受500公斤/平方厘米的壓力。
根據(jù)本發(fā)明新組合物上述的物理性能可借助于混入適宜的添加劑和/或填料而改進。因此，材料的強度可借助于加入作為增強材料的纖維(如玻璃纖維、石墨纖維、金屬絲)或顆?；虮∑黾印Ｐ陆M合物可借助于加入碳粉或金屬線特別是銅絲而使其導熱及導電、其他的可混入的添加劑包括顏料、穩(wěn)定劑、防老化劑、增塑劑和/或疏水劑。
本發(fā)明及實施本發(fā)明的方法將在下列非限制性實施例中具體說明。
實施例1將牛的鞣制革細細地扯碎，在將模具空腔用硅樹脂脫模劑預先潤滑后，將碎片放入由H13模具鋼制成的模具的園柱形空腔(直徑25mm，深度75mm)內(nèi)，模具裝有用于電加熱和水冷卻的裝置。然后，通過活塞對在模具空腔內(nèi)的原料施加壓力。當模具空腔內(nèi)的壓力達到約700巴時，開啟加熱器，將溫度升至140℃，同時保持主活塞上相同的壓力(約3噸)。在溫度約100℃時，材料發(fā)生軟化，變成塑性的并被壓實，這可通過活塞的漸漸下降而顯示出，直到材料完全被壓縮為止。繼續(xù)保持同樣的溫度和壓力8分鐘，然后關(guān)閉加熱器，用冷卻水循環(huán)冷卻模具。在冷卻期間，維持其先前的壓力直到溫度降至約40℃為止。在進一步冷卻至約30℃后，打開模具，從中取出形成的園柱件。發(fā)現(xiàn)此材料是硬的和光滑的，其表面光潔度與模具的相對應。材料是棕色的，密度為1.1～1.2g/Cm3(皮革的密度為0.86～1.02g/Cm3)，在肖氏硬度試驗中(ASTM)，肖氏硬度HD＝85。
實施例2由兩步法制備成形物體在第一步中，使用與實施例1相同的原料，以及同樣的加工步驟，只是完全壓縮的塑化了的材料維持在高溫僅僅1分鐘，模具然后迅速地被冷卻至室溫。經(jīng)過這一步獲得了所謂的“生坯”，其還沒完全地壓實，仍是淺灰白色的，沒有光滑的表面，但是其剛性足以用來加工。
在第二個階段中，將上面獲得的生坯放入另一個模具的空腔，此空腔具有與園柱生坯不同的形狀。隨后，漸漸地加熱該第二模具至140℃，通過活塞對生坯施加300巴的壓力。維持溫度和壓力約3至5分鐘，可以看出，當溫度達到約120℃時，材料開始塑性地流動，并完全地填充模具空腔。然后，在同樣的壓力下冷卻模具，直到溫度達到約30℃為止。隨后，將成形產(chǎn)品從模具中取出。產(chǎn)品是光滑的和表面光澤的、棕色的并有如實施例1中獲得的產(chǎn)品同樣的物理性能。
實施例3將磨碎的白色生皮薄片(平均顆粒尺寸約4×1.5×0.75mm)放入加壓園柱空腔，其中，材料在室溫，始壓P0(通常690巴)壓縮20分鐘。然后，維持始壓P0或降至較低的壓力P1(見下表1)，在恒定的模具空腔容積(固定模具活塞的位置)條件下，以5℃/分的速度漸漸升高溫度。記錄模具空腔的內(nèi)相應于溫度增加的壓力變化?？梢钥闯觯诘谝粋€階段中，壓力穩(wěn)定地下降，達到一平衡段(第二個階段)，在此，直到溫度升至特征溫度Tc處，壓力一直是維持恒定的，從溫度Tc處起，壓力基本上與溫度成線性函數(shù)上升。發(fā)現(xiàn)溫度Tc與原料的性質(zhì)和物理性狀有關(guān)，與始壓P0及在室溫下材料經(jīng)受壓力P0的作用時間長短有關(guān)，與壓力P1有關(guān)，可能還與加熱速率有關(guān)。試驗結(jié)果如下表1所示。
表1P0(巴) P1(巴) Tc(℃)(20分鐘)920 920 67690 690 81690 554 81690 462 83690 373 87690 318 88690 288 91.5690 272 92690 231 96.5690(2小時) 690 76690(6小時) 690 72在達到溫度Tc后(以給定的加熱速率和始壓P1)，冷卻模具并迅速地打開時，發(fā)現(xiàn)已形成了一定量的棕色塑化了的材料。材料保持在壓力及溫度Tc的時間越長，產(chǎn)品塑化的程度越深，棕色的顏色越深。因此，借助于調(diào)節(jié)維持材料在壓力P1及溫度Tc或某一較高的溫度的時間的長短，可獲得想要的性能的產(chǎn)品。
在另一實驗中，原料首先在P0＝690巴進行壓縮，隨后，在大氣壓力及145℃溫度的條件下在模具空腔內(nèi)停留10分鐘，然后，迅速地冷卻至室溫。結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品是具有海綿體結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)棕色材料。
原料顆粒尺寸的影響將同樣的白色生皮原料磨細至與粗粉末類似的顆粒，并用如上所述的P0＝P1＝690巴進行處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與上述表181℃相比，其溫度Tc是67℃。
原料性質(zhì)的影響磨碎至細粉末的生山羊皮如上(P0＝P1＝690巴)進行處理，顯示出了Tc為55℃，而用來源于鞣制鞋皮的粗棕色粉末為原料，顯示出了Tc＝100℃。
實施例4完全處理材料的軟化生皮薄片材料借助于加熱至150℃在690巴的壓力下，在模具的園柱空腔內(nèi)進行處理半個小時。當這樣獲得的園柱成形產(chǎn)品在230至925巴的壓力P1下再加熱時，發(fā)現(xiàn)Tc為42°±5℃。
權(quán)利要求
1.一種主要由皮革組成的熱塑性組合物，該皮革在密閉的模具中，在約200至約900巴、約50至約250℃的條件作用下已變成固態(tài)熱塑性物質(zhì)，所說的組合物可選擇地包括有添加劑和/填料。
2.一種用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求
1組合物的方法，該方法包括使顆粒狀皮革(可混入一種或多種添加劑和/或填料)在密閉模具中，在約200至約900巴、約50至約250℃的條件作用至少30秒鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的方法，其中，顆粒狀皮革原料首先在密閉模具中在室溫及大于約500巴的始壓的條件下作用至少5分鐘，隨后，在第二階段在密閉的模具中在與始壓同樣的或較低的壓力下，在約50至約250℃之間加熱，所說的壓力為約200至約900巴。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種主要由皮革(如文中定義的)組成的、可選擇地包括添加劑和/或填料的熱塑性組合物，該組合物是在密閉的模具中在約50至約250℃，約200至約900巴的條件下將皮革模塑而獲得的。本發(fā)明還與該熱塑性材料的生產(chǎn)方法有關(guān)。
文檔編號C08H1/00GK86106307SQ86106307
公開日1988年3月23日 申請日期1986年9月1日
發(fā)明者阿多爾夫·維勒, 赫伯特·J·瓦格納 申請人:阿多爾夫·維勒, 赫伯特·J·瓦格納導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan