用于改善纺织品和皮革的环境影响的组合物的制作方法

背景技术：

1、表面活性剂是具有表面活性的两亲性分子，其在许多工业领域具有潜在的应用。因此，目前由数千种不同表面活性分子组成的表面活性剂的市场正在快速增长。约60％的表面活性剂用作洗涤剂和用于个人护理产品的化合物。其他用途包括，例如，药物和补充剂；油气采收；生物修复；农业；化妆品；涂料和油漆；食品生产加工；和建造。

2、表面活性分子的性质可通过亲水-亲油平衡(hlb)来测量。hlb是表面活性分子的亲水和亲脂部分的大小和强度的平衡。例如，需要特定的hlb值以形成稳定的乳液。在水/油乳液和油/水乳液中，表面活性分子的极性部分朝向水，并且非极性基团朝向油，因此降低了油相与水相之间的界面张力。

3、hlb值范围为0至约20，较低的hlb(例如10或更低)更易溶于油并且适于油包水乳液，而较高的hlb(例如10或更高)更易溶于水并且适于水包油乳液。其他性质，诸如起泡、润湿、去污和增溶能力也取决于hlb。

4、合成表面活性剂和化学表面活性剂是有利的，因为它们易于生产，并且可基于它们的分子结构进行调整以实现所需的功能。因此，已经开发了数千种不同的表面活性剂，每种表面活性剂具有一定的狭隘功能。尽管这在生产使用表面活性剂的产品时留下了充足的选择余地，但表面活性剂功能的特异性意味着生产具有多功能的产品需要表面活性剂的更多变体和组合。例如，用作润湿剂的表面活性剂不一定能用作洗涤剂，并且用作乳化剂的表面活性剂不一定能用作防腐剂。

5、结果是几十年来化学表面活性剂的过度使用和过度生产。随着消费者和监管部门意识的不断提高，化学表面活性剂的缺点开始显现，包括例如它们对人类和动物的潜在和已知毒性；在环境中的持久性，包括水生环境、土壤和地下水；在生产和应用期间对气候变化的影响；以及与其他化学品的不相容性。

6、使用表面活性剂对环境具有重大影响的工业的两个示例包括纺织品生产和皮革制造。这些工业涉及与大量化学品和表面活性剂使用相关的水密集型和能量密集型加工，这导致了诸如健康危害和废水污染等问题。

7、纺织品是由包含天然来源的纤维(诸如植物物质、动物毛发)和/或矿物质或合成纤维(诸如聚酯)的纱或线织造制成的柔性片材。纺织品的示例包括用于制作衣物、室内装潢和窗帘以及毛毯和小地毯的织物和布料。

8、纤维通常含有油脂状或蜡状疏水性杂质。这些杂质会对纺织品处理和加工中的其他步骤产生障碍。因此，在进一步加工之前，化学表面活性剂通常用于煮练或清洁纤维。因为煮练可以是对纤维进行干燥，所以在将纤维纺织、捆扎和织造成纺织品之前进行润滑是有必要的。同样，在该步骤中通常使用化学表面活性剂作为润滑剂的乳化剂。最后，在织造之前和/或之后，对纺织品进行染色和整理。该步骤涉及表面活性剂在纺织工业中的最大用途，即作为润湿剂以允许染料、油墨和整理材料(例如，抗微生物剂、阻燃剂、抗静电剂等)渗透纤维。聚合物粘合剂也用于确保着色油墨在纺织品上的颜色强度和坚牢度。

9、乙氧基化物(例如脂肪醇乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物和脂肪胺乙氧基化物)和硫酸盐(例如烷基硫酸盐和磺酸盐、芳基硫酸盐和磺酸盐，以及各种磺基琥珀酸盐表面活性剂)是用于煮练、润滑纺织品并对其进行染色和整理的常见表面活性剂。虽然这些化学品成本低且具有多种功能，但它们可能成为废水污染物，诸如1,4-二噁烷。此外，它们具有高临界胶束浓度(cmc)，这意味着需要大量的胶束才能实现所需的性能。因此，工业纺织品的加工通常涉及化学品的大量使用，包括表面活性剂，这些表面活性剂又可能是低生物降解性水污染物的主要来源。

10、与纺织品类似，皮革制造也涉及化学品的大量使用，包括表面活性剂。皮革制造的第一方面是对容易腐烂的生皮进行不可逆地稳定，并且第二方面是赋予皮革所需的性质以供最终使用。

11、生皮和皮毛通常以暂时固化的状态到达制革厂，该状态通常通过包装在盐中或通过冷却来实现。制革厂的第一加工是将固化的生皮浸泡在清水中以除去盐、血、粪便和其他污垢。浸泡还确保生皮能够完全复水，以便为去肉做准备。然后将浸泡过的生皮通过去肉机，该去肉机从生皮的肉面机械地除去肉或脂肪沉积物，从而便于后续加工中的化学处理。

12、为了从生皮上除去毛发、表皮和残余的纤维间组分，将生皮浸泡在含有石灰和硫化钠或其他碱性材料的溶液中长达约24小时。这个浸灰步骤也用于打开生皮的纤维结构。然后通过浸泡在例如硫酸铵和氯化铵的弱酸溶液中对生皮进行脱灰。该溶液与机械或化学结合的石灰反应以形成水溶性盐，然后可从生皮上洗涤这些水溶性盐，以除去石灰。大多数类型的生皮同时用由酶(通常是胰酶)组成的软化材料进行处理，这些酶用于除去被石灰分解的残余组分。软化材料具有赋予更光滑的纹理并使生皮变得柔软和柔韧的额外益处。

13、在脱灰和软化之后，将生皮在水中洗涤数次，以准备用于浸酸，从而在鞣制之前将生皮酸化。金属盐诸如铬盐、铝盐或锆盐或它们的混合物通常用于鞣制。此外，在浸酸阶段之后，可使用例如改性醛诸如戊二醛和改性戊二醛对生皮进行预鞣制。也可使用天然植物鞣剂或合成有机鞣剂。

14、然后可使用例如附加的鞣剂、聚合材料、染料和加脂剂进一步加工生皮，以赋予例如特定的性质，诸如颜色、防水性和柔软性。

15、染色是皮革加工的特别重要的部分，并且它通常是最昂贵的单一处理。各种染料可用于皮革染色，包括酸性染料、直接染料、可溶性硫化染料和反应性染料。皮革染色中的常见问题包括缺乏均匀性和缺乏渗透性。

16、加脂也是重要的方法。通常，加脂剂包括来自天然或合成来源的油、脂肪和蜡。这些材料可以未加工状态或精制状态使用。此外，它们可通过添加表面活性剂或通过化学反应(诸如磺化、氯化和磷酸化)来进行加工，以产生可在水中乳化的材料。鞣制过的皮革通常不含足够的润滑剂，因此进行加脂以产生所需的柔软性和柔韧性。该方法涉及油或其他材料渗透皮革的胶原结构，理想地使得各纤维被均匀涂覆。结果不仅改善了皮革的手感和触感，而且还改善了延展性、拉伸和撕裂强度、亲水和疏水性质以及对水和空气的渗透性。

17、因此可以看出，皮革生产是个复杂的过程，其涉及各种化学材料的应用，这些材料通常必须渗透皮革的胶原结构或至少具有足够的化学和/或物理结合。这些试剂通常必须在特定的加工条件下以高浓度进行长时间使用，诸如高温、特定的ph范围和在涉及压力或机械搅拌的特定机械条件下。

18、由于所需的化学材料量增加以及由于处理能力的要求，这些缺点可能会导致费用增加。它们还可能会在除去和处置过量的未永久结合到皮革中的处理剂时导致环境问题。

19、在工业和社会中具有广泛的重要用途的纺织品和皮革的生产是能量密集型、水密集型和化学品密集型的，这对环境和健康存在一些潜在的负面影响。因此，需要用于生产这些商品的改进的组合物和方法。

技术实现思路

1、本发明提供了环境友好的组合物和用于改善纺织品和皮革生产的方法。有利地，这些组合物和方法可有助于减少由这些工艺产生的水和化学品用量，以及减少废水污染。

2、在某些实施方案中，本发明的方法包括将“绿色”分子的应用结合到纺织品或皮革制造工艺中以减少化学品用量、减少水用量以及/或者为该工艺提供额外的益处。在某些实施方案中，本发明的方法包括在传统上使用化学表面活性剂的纺织品或皮革制造工艺所涉及的一个或多个步骤中用“绿色”分子取代化学表面活性剂。

3、在一些实施方案中，“绿色”分子是生物两亲性分子，其可用作例如洗涤剂、润滑剂、乳化剂、润湿剂、分散剂、抗微生物剂、软化剂，或者在将原料(例如纤维或生皮)转变为最终产品(例如织物或皮革产品)的工艺中具有其他功能。

4、此外，在一些实施方案中，生物两亲性分子可用作助剂或添加剂，用于改善在纺织品和皮革生产中使用的例如洗涤剂、润滑剂、染料、整理剂、抗微生物剂、乳化剂、软化剂、浸灰剂、脱灰剂、酶、鞣剂、油或其他处理剂的性能。

5、在某些实施方案中，提供了用于改善纺织品和/或皮革生产的绿色方法，其中该方法包括获得原料，随后将包含一种或多种生物两亲性分子的组合物应用于原料，其中该生物两亲性分子用作在将原料转变为纺织品或皮革所涉及的一个或多个步骤中使用的成分的活性成分和/或助剂或添加剂。

6、在某些实施方案中，原料是纤维，诸如纱或线。在某些实施方案中，原料是由纱或线的织造或针织制成的织物或布料的片材。在某些实施方案中，原料是纺织品，诸如衣物、窗帘或毛毯。在某些其他实施方案中，原料是动物生皮或皮毛。

7、在某些实施方案中，其中原料是纤维、织物、布料或纺织品，该方法包括将原料转变为纺织产品的以下步骤中的一个或多个步骤：洗涤、退浆、煮练、润滑、石洗、漂白、染色、印花和/或整理原料。在优选的实施方案中，生物两亲性分子在这些步骤中的一个或多个步骤中用作活性成分和/或助剂或添加剂。

8、在某些实施方案中，其中原料是动物生皮或皮毛，该方法包括将原料转变为皮革商品的以下步骤中的一个或多个步骤：防腐、浸泡、清洁、脱脂、浸灰、脱灰、软化、浸酸、漂白、鞣制、染色、干燥、加脂、软化和整理。在优选的实施方案中，生物两亲性分子在这些步骤中的一个或多个步骤中用作活性成分和/或助剂或添加剂。

9、在优选的实施方案中，生物两亲性分子是糖脂生物表面活性剂(例如槐糖脂、鼠李糖脂、纤维二糖脂、甘露糖赤藓糖醇脂和/或海藻糖脂)。在一些实施方案中，可使用其他生物表面活性剂，诸如脂肽(例如表面活性素、伊枯草菌素、丰原素、关节素和/或地衣素)、黄酮脂、磷脂(例如心磷脂)、脂肪酸酯化合物和高分子量聚合物(诸如脂蛋白、脂多糖-蛋白质复合物和多糖-蛋白质-脂肪酸复合物)。

10、在某些实施方案中，这些方法利用了包含一种或多种槐糖脂(slp)分子的组合物和/或包含slp分子的酵母培养物。slp分子可以是例如酸性(线性)slp(asl)、内酯型slp(lsl)、二乙酰化slp、单乙酰化slp、酯化slp、氨基酸-slp偶联物、金属-slp偶联物、盐形式slp、slp氨基醇、从脂族链上除去羰基基团的slp，和/或slp分子的任何其他衍生物。slp分子可呈纯化形式或粗制形式。

11、在某些实施方案中，本发明利用了酵母菌株和/或其生长副产物。例如，在一些实施方案中，这些方法包括微生物基产品的应用，该产品包含培养的熊蜂生斯塔莫酵母(starmerella bombicola)atcc 22214和/或该微生物的生长产物，诸如slp。在某些实施方案中，组合物中的酵母可以是非活性的，并且/或者处于各种生长状态，诸如营养形式或孢子形式。在某些其他实施方案中，从培养物中除去酵母细胞，以便留下发酵液、微生物生长副产物和在一些情况下少量的残余细胞物质以供使用。

12、有利地，当根据本发明使用时，slp具有一些优点，这些优点使其理想地用于纺织品和皮革制造工业。首先，其优异的润湿能力有助于减少水和化学润湿剂的用量；因此，其可有助于减少由纺织品和皮革制造工艺导致的水污染和废水处理。此外，在其天然状态下，其温和的阴离子性质使其与天然纤维和合成纤维以及大多数阳离子柔软剂和调理剂相容。此外，slp是多功能的，具有低临界胶束浓度(cmc)，并且是可生物降解的。