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古腾堡计划电子书:《皮革制造原理》

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书名:《皮革制造原理》
作者:H. R. Procter
发布日期:2018年7月20日 [电子书编号#57548]
语言:英语
更多信息及格式:www.gutenberg.org/ebooks/57548
致谢:由Chris Curnow、Harry Lamé以及http://www.pgdp.net上的在线校对团队共同制作(该文件是由互联网档案馆提供的图片转换而成的)。

*** 古腾堡计划电子书《皮革制造原理》开始 ***

请参阅文末的转录者注释。

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皮革制造的原则

封面图。

图版一。

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小牛皮切片。(图例见图9。)

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皮革制造原理

作者:H. R. PROCTER,F.I.C.、F.C.S.头衔持有者,
利兹约克郡学院皮革工业教授;
国际皮革贸易化学家协会前主席

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伦敦:
E. & F. N. SPON, Limited,地址:125 STRAND

纽约:
SPON & CHAMBERLAIN,地址:123 LIBERTY STREET

1903年

献给:
F. L. KNAPP教授——皇家特许顾问、哲学博士及工程学博士,
皮革制造领域科学研究的先驱。

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前言

本书的创作初衷,是试图为作者于1885年出版的那本早已绝版的《制革简明教科书》编写第二版。尽管作者多年不懈努力,但这项工作始终未能完成——部分原因是其他事务的持续压力,更重要的原因则是该领域知识与相关科学研究的飞速发展。在推动这项工作起步方面,维也纳帝国皇家皮革工业研究所所长威廉·艾特纳功不可没;而他开创的工作不仅在维也纳得到继续推进,还在弗赖贝格、利兹、伦敦、列日、哥本哈根、柏林等地的制革学校与研究机构中得到积极发展,私人实验室中也有一定程度的进展。

由于学科发展的速度如此之快,无法一次性完成整部著作,因此作者在1898年出版了专门探讨该领域化学方面的内容,书名为《皮革工业实验手册》;该书已被翻译成德语、法语和意大利语,其英文版也即将售罄。本书本应先于《实验手册》问世(书中也经常以“L.I.L.B.”来指代它),它旨在阐述该行业的通用科学原理,而不详细介绍实际操作方法(不过也涉及了许多实用内容)。若要完整涵盖这一主题,还应该再写第三卷,详细说明各种生产方法的操作细节;不过,除了课题本身的难度以及“撰写过多书籍”所带来的疲惫感之外,商业上的种种因素也构成了障碍。

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这些数值变化极大,且受临时条件影响,因此并不具备与科学进展记录相同的恒定价值。由于本书既旨在面向化学家,也旨在为实际从事皮革加工的人提供参考,因此在某种程度上无法同时满足两类读者的需求——书中包含了许多对化学家来说早已熟悉的内容,而有些内容则可能对从事皮革加工的人而言较为困难。对于这些以及其他不足之处,作者恳请读者予以谅解。作者在此要感谢汤姆·古思里博士以及A.B.西尔先生在撰写部分章节时给予的帮助;还要感谢A.特恩布尔博士和F.A.布洛基先生在校对稿件及准备出版手稿方面所提供的巨大帮助;同时也要感谢那些提供或允许他使用其模型与图纸作为插图的各位人士。约克郡学院,利兹。

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目录。

第一章 引言与历史背景

原始的皮革制造方法——古人对皮革的利用——英格兰皮革制造业的发展——皮革的生产方法——植物鞣剂——复合鞣剂——铝、铁和铬的应用——油鞣革与脂鞣革——科学处理过程中遇到的难题 第1页

第二章 皮革制造的简要介绍

鞣制的目的——清洗与浸泡——用石灰去除毛发——通过腐烂法去除毛发——去除毛发并剥离肉层——去除石灰——揉搓、捣碎与浸渍——植物鞣制过程——硝化处理——明矾鞣革、铬鞣革与麂皮鞣革 第7页

第三章 活细胞

细胞的结构——白细胞——酵母细胞——表皮细胞——植物的形成过程 第10页

第四章 腐烂与发酵

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发酵剂的性质——有组织的发酵剂与无组织的发酵剂——有组织发酵剂的分类
——发酵剂的一般特性——酒精发酵——酶或无组织发酵剂的作用——热与消毒剂对发酵剂的破坏作用——发酵产物——制革过程中的发酵——揉制与堆积过程中的发酵——鞣液中的发酵——霉菌与真菌——发酵过程的控制 第15页

第五章 消毒剂与杀菌剂

消毒剂与杀菌剂的区别——石灰——二氧化硫——硫酸的制造——亚硫酸氢盐与焦亚硫酸氢盐——硼酸及硼酸盐——氯化汞——碘化汞——硫酸铜——锌盐——砷——氟化物——苯酚——石炭酸的用途——尤德明、克里索特、克里奥林——水杨酸——苯甲酸——邻苯二甲酸——抗钙剂——“C.T.”揉制剂——萘磺酸——萘酚——氢化萘酚——氧代萘酸——二硫化碳——甲醛——三聚甲醛——樟脑及精油 第21页

第六章 生皮与皮革的来源与加工

生皮的标记——羊皮的收购——盐的使用——包装用生皮的腌制——盐水浸泡——干盐腌制——印度式石膏处理法——盐土的分析——盐渍与铁渍——生皮与皮革的干燥——昆虫造成的损害——瘿蝇——烙印造成的损害——贝壳虫 第33页

第七章 皮革的结构与生长

哺乳动物皮革的相似性——皮革的发育过程——小牛皮的结构——表皮——毛发的结构——皮脂腺——毛发的生长过程——毛鞘——毛发肌——透明层——真皮——结缔组织——脂肪细胞——横纹肌——弹性纤维——脱毛过程——出汗过程 第46页

第八章

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皮肤的化学成分。

角蛋白组织——从结缔组织中提取明胶——皮革与明胶的分析——明胶的构成——明胶的分析与反应——明胶的分解——明胶的反应——软骨素——科林素——皮革白蛋白——“酸性”与“碱性”白蛋白——卵白蛋白——卵黄蛋白——酪蛋白——角蛋白——弹性纤维——分析方法——凯氏定氮法 第56页

第九章 皮革纤维的物理化学性质。

皮革膨胀与收缩的原因——鞣制过程的要点——物质的构成——分子的性质——蒸气压——表面张力——溶液压力——凝胶——晶体——渗透压——电解离——电解——离子的反应——明胶对水的吸收——酒精导致的脱水作用——酸、碱和盐对明胶纤维的影响——皮革膨胀的物理解释——酸对明胶的作用——碱对明胶的作用——盐的影响——腌制过程 第73页

第十章 鞣制过程中使用的水。

天然水中的杂质——硬度——肥皂测试——暂时性硬度——克拉克软化法——阿奇巴特和迪利的软化装置——其他软化设备——暂时性硬度在鞣制和染色过程中的影响——永久性硬度——锅炉水垢——泥沙——铁——氧化铝——苏打——铜、铅等元素——硫酸——硝酸盐和亚硝酸盐——氯气——碳酸——硅酸——硬度对皮革膨胀程度的影响——含泥水 第93页

第十一章 皮革的浸泡与软化。

新鲜皮革的清洗——腐败的危险——盐渍皮革的浸泡——干皮及干盐渍皮的浸泡与软化——美国式清洗机——化学软化方法——高温下干燥的皮革难以软化的原因 第108页

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第十二章:脱毛

脱毛方法——出汗处理法——石灰处理法——石灰的来源——生石灰——石灰的消化过程——石灰在水中的溶解度——石灰的分析——“有效”石灰——石灰对皮革的作用——在腌制池中进行石灰处理——悬浮态石灰——加热石灰的效果——所需石灰量——水牛法——陈旧石灰的作用——石灰对皮革成分的溶解作用——氢氧化钠和氢氧化钾——佩恩与普尔曼法——碱性碳酸盐——碱性硫化物——硫化钠——硫酸钙——气态石灰——槽式废水处理——卢夫金氏石灰制备法——硫酸钡——雄黄,即红色砷硫化物——“无害”的脱毛溶液——厄普的专利技术——在架子上进行脱毛——脱毛机——沃恩机——莱德根机——在浸泡槽和清洗轮中脱毛——琼斯机——去肉处理——沃恩去肉机——整形处理 第119页

第十三章:去除石灰、软化、捣碎及排水

去除石灰并减轻肿胀的方法——酸类的使用——乳酸、醋酸和甲酸——硼酸——焦亚硫酸钠——硼酸——硼砂——“下沉处理法”——氯化铵和硫酸铵的使用——腌制液——用乳酸浸泡——亚硫酸氢钠——法国式的石灰去除法——内斯比特法——二氧化碳的使用——石炭酸——甲酚酸——氧萘酸——“抗钙剂”——“丙烯酸软化剂”——“C.T.软化剂”——硫化物和多硫化物的使用——巴布尔豆——浸泡处理——软化与捣碎处理——软化效果的产生原因——胃蛋白酶——胰蛋白酶或胰酶——伍德的研究——埃罗丁——帕尔默的实验——其他人工软化剂——狗粪和鸽子粪作为软化剂的相对效果——粪便的分析——“细毛处理”——粪便的保存与利用 第152页

第十四章:明矾鞣制法

皮革的性质——矿物鞣制剂——铝盐——明矾——硫酸铝——明矾在鞣制过程中的作用——碱性氧化铝溶液——用于地毯皮革的鞣制——小牛皮的加工——手套用皮革的加工——绿色皮革及其他复合鞣制法 第184页

第十五章

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铁鞣剂与铬鞣剂。

铁鞣剂——铬鞣剂——铬化合物的化学性质——克纳普的铬鞣法——卡瓦林法、斯万法、海因策林法——胡梅尔的改进方案——舒尔茨法——两浴法理论——两浴法的实际操作——丹尼斯的铬鞣液——普罗克特的鞣液——碱性处理法理论——碱性鞣液的实际应用——洗涤与中和处理——硫对铬鞣革的影响——蓝背处理法、加脂处理法——铬鞣革的染色工艺——上光与整理工艺 第198页

第十六章 植物鞣制工艺的原理。

鞋底皮革的鞣制方法——鞋底皮革的整理工艺——植物鞣制的理论——鞋底皮革的除灰处理——鞣液的“柔和度”——鞣剂的渗透作用——鞋底皮革的干燥处理——已加工皮革的鞣制——鞣制前的准备——避免皮革出现“泛白”现象——摩洛哥皮及其他皮革的鞣制工艺 第220页

第十七章 植物鞣剂与矿物鞣剂的结合使用。

早期的混合鞣制方法——矿物鞣剂与植物鞣剂各自的效应——加脂处理法的应用——矿物鞣剂与植物鞣剂之间的相互作用——丹麦和瑞典的手套皮革——绿色皮革——加脂液的制备——铬鞣剂与植物鞣剂的组合使用 第236页

第十八章 植物鞣制原料。

植物中单宁的分布情况——树皮的构造——重要鞣制原料的植物学名录 第242页

第十九章 单宁的化学性质。

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单宁的来源——单宁的一般性质——化学构成——儿茶酚与焦性没食子酸
单宁——儿茶素——儿茶酚单宁在光照下变色的倾向——“生理性”单宁与“病理性”单宁——着色物质的存在 第294页

第二十章. 制革用材料的采样与分析

国际皮革化工协会——美国农业化学家官方协会——材料的采样——分析用溶液的制备——固体材料的提取——总可溶性物质——溶液的蒸发——残留物的称重——非单宁成分的测定——皮革粉过滤法——皮革粉摇动法——水分的测定——颜色测量 第300页

第二十一章. 制革用材料的研磨

原始的研磨方法——钟形磨机或咖啡磨机——圆盘磨机——粉碎机——卡尔的粉碎机——卡特尔的粉碎机——粉碎机的调整——威廉姆斯粉碎机——米尔罗巴兰斯粉碎机与瓦洛尼亚粉碎机——锯切机——刨片机——染料木切割机——研磨后材料的筛分——树皮的粉碎——粉碎机与保险问题——粉碎机产生的粉尘——链式输送机——带式输送机——振动输送机 第316页

第二十二章. 制革用材料的提取及提取物的制备

浸出——早期的浸出方法——压榨浸出法——液体的处理——分配槽与阀门——浸出设备的构造——温度的影响——无声沸腾喷射装置的使用——封闭式提取器——喷淋式浸出法——提取物的制备——提取物的脱色——可溶性提取物——提取物的浓缩——雅里安蒸发器——多效蒸发器——提取物在制革厂中的应用——温度对提取及颜色的影响 第328页

第二十三章.

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脂肪、肥皂、油类与蜡类。

脂肪与油的特性——化学组成——肥皂的性质与生产方法——难溶性的肥皂——脂肪的蒸馏——油的溶剂——干性油——饱和脂肪酸——非干性液态脂肪酸——低饱和度液态脂肪酸——蓖麻油——牛脂——羊脂——羊毛脂——霍尔登脂——蒸馏羊毛脂——蒸馏硬脂酸——橄榄油——土耳其红油——亚麻籽油——煮沸后的油类——日本皮革用油——棉籽油——芝麻油——鳕鱼油——鲨鱼肝油——鲸油——海豹油——鲱鱼油——鱼油——鱼脂——脱脂油与苏德油——蜡类——精鱼油——蜂蜡——巴西棕榈蜡——日本蜡——挥发性或精油——桦木油——冬青油——矿物油与蜡类——凡士林及凡士林油——石蜡——柯巴脂——树脂油——树脂,第350页

第二十四章 油鞣法以及油类和脂肪在鞣制过程中的应用。

石油在皮革制造中的早期应用——打磨处理与浸渍皮革的生产——莫埃隆革或脱脂革的制造——苏德油——甲醛皮革——“皇冠”革与“赫尔维蒂亚”革——油鞣革的理论——鞣制工艺——填充工艺的理论——手工填充——鼓式填充——干皮革的填充——“喷液”现象及其成因——脂肪浸渍,第378页

第二十五章 染料与染色。

煤焦油染料——酸性染料与碱性染料——染色理论——染料在皮革上的固定——媒染剂与媒染染料——鞣工用的墨水——上光剂与表面处理剂——染色过程中的辅助材料——青铜色处理——染色的褪色现象——皮革染色的实际方法——染料木材的用途——铁制工具——单宁黑——着色——颜色混合的理论——染色皮革的后处理——染料的检测——金属在染色过程中的有害影响,第394页

第二十六章 蒸发、加热与干燥。

蒸发的理论——沸点与蒸汽压——蒸发过程中所需的热量——热量单位——热能的机械形式——多效蒸发——大气中水分的蒸汽压——湿球温度计与干球温度计——皮革干燥过程中所需的热量与空气

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— 建筑物的热量损失 — 蒸汽管和热水管释放的热量 — 用于干燥的螺旋风扇 — 离心风扇 — “塔式”干燥机 — 向下通风方式 — 蒸汽管的布置 — 热水管的布置 第420页

第二十七章 制革厂的建造与维护

厂址选择 — 建筑物的布局 — 火灾保险 — 自动喷水系统 — 扩建的可能性 — 动力的产生与分配 — 电动机 — 轴、滑轮和皮带 — 机械的平衡调整 — 树皮加工过程中的火灾风险 — 链式输送机 — 润滑油 — 池塘的建造 — 地下管道与架空槽道 — 泵及抽水设备 第444页

第二十八章 废弃物及其处理方法

毛发 — 内脏及黏合物质 — 脂肪 — 刨花 — 角 — 用过的鞣剂 — 鞣制炉 — 污水及其他废弃液体 — 污水的化学净化 — 沉淀池 — 过滤压滤机 — 污水的细菌净化 — 制革厂的废弃液体 第460页

附录A 国际皮革贸易化学家协会制定的鞣料分析方法:已根据1901年的标准进行修正。

从大量物料中取样 — 分析前的准备 — 浸提液的制备 — 鞣质与非鞣质的测定 — 颜色测量 — 用过液体的分析 第475页

附录B 十进制系统

公制重量与度量单位 — 摄氏温度计 第481页

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附录C。
美国官方农业化学家协会制定的鞣料分析方法:已修正至1901年版本。
样品的制备——材料用量——水分含量——总固体含量——可溶性固体含量——非单宁物质——单宁物质——皮革粉的检测——非单宁滤液的检测,第482页。

附录D。
M. C. LAMB先生提供的适用于皮革染色和着色的煤焦油染料清单。
用于皮革着色的颜色——用于植物鞣制皮革染色的颜色——铬鞣革的染色与后处理——适用于铬鞣革的颜色清单,第485页。

索引,第499页。
皮革制造的基本原理。

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第一章 引言与历史背景

皮革制造业的起源可以追溯到史前时代,很可能是人类最早从事的工艺之一。旧石器时代遗留下来的遗迹以及现代探险家的发现都表明,农业的发展阶段要晚于狩猎生活;而在寒冷地区,某种形式的衣物始终是必需品,因此我们可以推断,最初的衣物便是用动物皮毛制成的。[1]
[1] 参见《创世记》第三章21节。

湿皮会腐烂变质,而干皮则坚硬如角质。对于猎人来说,最自然的做法就是用动物的脂肪来擦拭干皮,因为他们肯定已经注意到脂肪对自己皮肤的软化作用。通过这种方式,就可以得到柔软且耐用的皮革。这种使用脂肪、脑浆、牛奶、黄油和蛋黄等含油脂或蛋白质的物质来揉搓皮革的方法,至今仍在亚洲草原上的鞑靼人以及美洲大草原上的印第安人中使用;不仅如此,我们自己在处理优质毛皮、制作麂皮以及各种花边皮革和腰带皮革时,也在运用同样的原理。

《伊利亚特》(第十七章389-393节)在描述人们为帕特罗克洛斯的尸体拉伸皮革的情景时也提到了这一过程:“就像有人试图拉伸一张浸过肥油的巨大牛皮,他的仆人们围在四周,每隔一定距离就用力拉扯,当许多人一起用力将皮革拉平后,皮革就会排出水分并吸收那些油脂。”

人们很早就发现,木烟——在那个时代与火的使用密不可分——具有抗菌和防腐的作用,用木烟熏制的皮革至今仍在美洲被印第安人和更为先进的皮革制造商所使用。诗篇作者在提到“我已如同瓶子一般”时,指的也是这种方法。[2]

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“烟雾”;这类用整张山羊皮制成的容器,在东方的旅行者中依然很常见。
[2] 《诗篇》119:83。

虽然使用植物鞣料的历史可以追溯到史前时代,但其出现时间可能仍比我所描述的那些方法要晚,或许是在人们最初尝试染色时被发现的——而染色技术甚至可能早在衣物出现之前就已存在!鞣质在植物界中分布极为广泛,大多数树皮以及许多水果都能用来制作皮革。

在鞣制过程中使用明矾和盐则可能是更晚才出现的,其起源地应该是那些天然存在明矾的国家。这一技术在欧洲一度失传或无人知晓,直到摩尔人将其引入西班牙之后才重新流行起来。

在古埃及,皮革制造技术已经相当成熟。柏林博物馆里保存着一尊至少有4000年历史的花岗岩雕像,上面描绘了制革工人:其中一人正在从桶中取出虎皮,另一人在另一个桶旁工作,还有第三人在桌子上加工皮革。在公元前9世纪的木乃伊上还发现了压花并镀金的皮革带,此外,一些用压花山羊皮制成的埃及船罩以及经过染色和绘图的摩洛哥皮革鞋也保存得相对完好。

中国也很早就掌握了这项技术,希腊人和罗马人也对此十分了解。切斯特的格罗夫纳博物馆里有一只罗马军靴的鞋底,上面镶有青铜钉,至今仍然具有较好的弹性。罗马帝国灭亡后,许多技术在欧洲失传了,直到摩尔人入侵西班牙,精细皮革的染色与加工技术才再次被引入。

由于各种限制性法规以及某些税收政策的影响,直到上个世纪末,英格兰的皮革制造业仍然相当落后,这些法规直到1830年才被废除。从那以后,这一行业发展迅速,尤其是在使用节省劳动力的机械方面。目前,英格兰的整体水平已可与其他任何国家相媲美;不过在某些特定领域,它仍不如欧洲大陆和美国。不过,在进行此类比较时必须记住,尤其是在皮革加工领域,近年来那些原本较为落后的国家取得了最快的进步,因此我们曾经的优势已不再那么明显,除非在生产方法上取得重大改进,否则这种优势很快就会消失。

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在刚才介绍的皮革制造发展历程中,可以看出其目的在于将易腐烂的动物皮转化为一种持久且不易腐坏的材料,同时还要保持足够的柔软度或弹性,以满足各种使用需求。由于这些应用范围从靴底到儿童手套不等,因此不仅加工工艺存在差异,所使用的材料以及应用原理也各有不同。

最常用的皮革制造方法就是利用植物鞣料,这或许也是唯一真正可被称为“鞣制”的方法,尽管这一区分并不总是被严格遵循。这种方法涵盖了从靴底革、带子革、马具革到小牛皮和山羊皮的各种产品,以及通过苏木鞣制而成的摩洛哥革及其仿制品。除了最前端和最后端的产品外,所有这些产品在鞣制之后还需经过进一步的“加脂处理”,其中最重要的步骤就是添加油脂类物质,以此提升材料的柔韧性并增强其防水性能。经苏木鞣制的皮革并不一定经过加脂处理,但通常会在“成品处理”阶段加入一定量的油脂。

仅次于植物鞣料的还有通过明矾和盐类制成的“碱处理皮革”,其中包括用于制作皮带绳和围裙的“白色皮革”,以及小牛皮和儿童手套革。在鞣制与碱处理之间还存在一种过渡形式,即“绿色皮革”、“东戈拉皮革”以及“复合鞣制皮革”,这类方法是将明矾、盐类与植物鞣料一起使用,尤其是与甘比尔树皮一起使用。

某些金属的盐类,尤其是铝、铁和铬的盐类,具有将生皮转化为皮革的能力;而近年来,使用铬盐的加工技术已经取得了非常重要的商业价值。

在制作小牛皮和儿童手套革时,除了明矾和盐类之外,蛋黄、橄榄油以及面粉中的面筋等含蛋白质和脂肪的物质也起着重要作用。这些方法既与印第安人和卡尔梅克人使用的传统方法有关,也与如今通过油脂和蛋白质处理来制造“皇冠革”、“赫尔维蒂亚革”以及各种皮带革和鞋带革的方法有联系。

再进一步,就是“麂皮”和“水牛皮”,以及德国的“fettgar皮革”,这类皮革仅使用油脂作为处理剂;从化学角度来看,它们很可能与通过甲醛和其他醛类物质制成的皮革存在关联。

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为了从科学的角度来理解所有这些复杂的工艺过程,读者应当始终牢记:目前的皮革制造方法乃是数个世纪以来经验积累的结果,其中也包含了无数被遗忘的失败案例;因此,不应期望这些方法能轻易被取代。科学必须先跟上发展步伐,其首要任务就是努力理解现有生产方式的原理与依据,因为只有建立在已有知识基础之上,才能进一步创造新的成果。另一个常为实际工作者所忽视的事实是:在皮革制造过程中,每一个问题似乎都涉及到化学与物理学中极为深奥的理论——诸如一些最复杂的有机化合物的化学性质,以及溶液、渗透作用和胶体结构相关的物理原理;而这些问题至今仍未被当今最先进的科学完全解决。试图对这类主题进行科学性的研究或许显得大胆;的确,我们的知识水平还远不足以完全解决这些问题,但已经有了足够的成果作为未来研究的基石,至少可以将这些成果加以总结并整理成便于理解的格式。这一主题自然可以分为两个部分:第一部分仅以概括的方式描述各种制造工艺,内容要足够详尽,以便读者了解其背后的科学原理以及可用的研究方法;第二部分则应提供详细的操作指南,让那些具备基本行业知识的人能够成功地在各个领域进行实验。最初,这两部分本打算作为作者所著《制革教科书》的第二版合订出版,但由于该书出版进度严重滞后,最终决定先以《皮革制造原理》为名出版第一部分,而将第二部分“皮革制造工艺”推迟到以后——恐怕时间还不确定。至于纯粹涉及化学的内容,则已收录在《皮革工业实验室手册》中,下文会用“L.I.L.B.”作为缩写提及它。书中给出的数值和细节不应被视为必须盲目遵循的配方,更不应视为最佳的处理方法;而只是作为实验的指导,需要根据不同的条件和要求进行调整。与传统的处理方式相比,科学方法的独特优势在于:通过了解工艺各环节的因果关系,可以据此调整各种因素以克服困难。

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为了适应新的状况,许多方法都被当作商业机密严格保密,因此往往无法获得其全部细节。鉴于以上所述,有必要强调实践知识与经验对皮革制造商而言的重要性。即便在那些已经达到高度科学发展的行业里,比如煤焦油染料的制造,实验室中的小规模实验也需要依靠经验才能转化为实际的生产流程,否则很可能会失败;而在皮革制造这种我们对相关变化过程了解还极为有限的行业中,这种情况更为常见。另一方面,大规模实验的成本通常非常高,因此即使是最不注重科学方法的人也会认为,在采取进一步行动之前,先掌握实验室里能教授的所有知识是很有必要的;而我们目前对相关化学变化的有限了解,往往也能让我们避免进行那些毫无希望的实验,并为我们指明取得成功的方向。可以肯定的是,化学知识对于我们这个行业的未来发展而言,其重要性至少不亚于过去机械知识的重要性。

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第二章 皮革制造的概述

鞣制的目的是使动物皮变得不易腐烂且具有柔韧性。但由于如今人们很少需要保留毛发的皮革,因此需要先进行一些预处理步骤来去除毛发,并让皮革准备好接受鞣制过程。这些预处理步骤的性质会极大影响最终皮革的品质。

第一步通常是清洗皮革,以去除血液和污物;而对于那些经过盐渍或风干的皮革,则需要更彻底的浸泡,以去除盐分,并使皮革恢复到原本柔软且具有渗透性的状态。

接下来是通过软化并部分溶解毛发所附着的表皮结构来使其脱落(见第47页)。通常的做法是将皮革在石灰乳中浸泡数天,有时还会加入强碱或硫化物来辅助这一过程。当使用高浓度的硫化物时,毛发以及表皮组织会在几小时内被软化并破坏。石灰不仅能帮助去除毛发,还能使构成皮革组织的纤维束膨胀、分裂,从而为后续的鞣制做好准备(参见第125页)。

对于某些用途而言,人们会采用可控的腐烂过程来替代石灰处理法:将皮革挂在潮湿温暖的房间里(见第119页),通过自然腐烂或氨气的作用,使构成表皮内部的柔软黏液层分解,这样就可以刮掉毛发。在这种情况下,皮革纤维不会膨胀,因此必须通过后续的处理才能使其达到所需的膨胀状态。

无论采用何种方法去除毛发,都会用一把钝头且略带弧度的双柄刀,在木制或金属制成的倾斜圆形表面上将毛发刮掉,这一操作被称为“去毛”(见第144页)。之后通常会进行“去肉”处理,这项工作也是在同一块表面上使用类似但带有锋利双刃的刀具来完成。在此过程中,需要通过刮削和切割的方式去除皮下的一些肉块、脂肪以及松散的组织(见第147页)。在某些情况下,也会使用专门的机器来进行去肉处理(见第148页)。

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对于鞋底皮革而言,首先需要用软水清洗皮革以去除其中的石灰质,之后才能开始真正的鞣制过程;而对于更为柔软的皮革,则需要更彻底的处理来去除石灰质,并通过溶解以及去除纤维中的部分粘合物质来进一步软化皮革。这种处理通常属于发酵或腐烂作用,最常见的方法就是“浸泡法”,即将皮革浸入由鸽子粪或鸡粪制成的发酵液中。其作用原理尚未被完全理解,但效果主要得益于细菌产生的无序水解酶;同时,生成的弱有机酸和氨盐能够中和并去除石灰质,而因石灰质而膨胀的纤维则变得极为松弛。对于最柔软的皮革,如用于制作手套的小牛皮、羊皮,以及用于制作摩洛哥皮革的山羊皮和绵羊皮,则会使用狗粪代替禽类粪便,这种处理方式被称为“发酵法”(见第170页)。在这些处理步骤之后,往往还会进行“浸渍法”,有时甚至会替代之前的处理步骤,即将皮革浸入发酵后的麦麸液中。在这种处理过程中,发酵产生的少量醋酸和乳酸起到了关键作用,它们能够中和并溶解石灰质,同时还能清洁皮革并使其略微膨胀(见第166页)。接下来的鞣制过程则是将皮革浸入含有“单宁”成分的各种植物提取物中,单宁具有与皮革纤维结合并将其转化为皮革的能力。如果一开始就使用浓度过高的提取物,它们会对皮革表面产生过度作用,导致皮革变硬、收缩,从而妨碍内部的鞣制过程,还会使皮革表面出现皱纹。为避免这种情况,最初会使用浓度很低的提取物,这类提取物已用于处理较为成熟的皮革。在后续阶段,则会使用浓度更高的溶液,而且还会经常将磨碎的鞣制材料撒在皮革上。对于鞋底皮革而言,这些处理过程可能需要2到12个月的时间才能完成;之后,皮革会经过干燥、打磨和机械压紧处理,便可投入使用。至于从小牛皮到马具用皮革等各类加工用皮革,其鞣制时间则短得多,之后还需经过油脂处理,再加上各种机械处理步骤,这些共同构成了“涂油处理”工艺。那层薄薄的油脂膜……

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涂覆在纤维表面的油脂使其变得柔软,同时在一定程度上具备防水性能。
一些较高级的皮革,如摩洛哥皮革,需要经过染色以及诸多复杂的加工工序,才能满足使用需求并提升外观品质。
许多皮革,如小牛皮、手套皮和光面小牛皮,并不经过鞣制处理,而是用明矾和盐的溶液进行处理;有时还会加入面粉和蛋黄的混合物,以使皮革更加柔软。
也有用铬盐代替明矾和盐的情况,这样处理得到的皮革同样柔软,但耐久性更强。
最后,所谓“麂皮”其实是通过将处理过的皮革浸泡在鱼油或鲸油中制成的,随后通过氧化反应使皮革变成真正的皮革,此过程中会生成醛类物质。

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第三章 活细胞

皮革制造所使用的材料大多属于有机物质,而皮革本身也是一种有结构的组织。在制革过程中,腐烂和发酵等生命过程起着重要作用。因此,要充分理解后续内容,就需要具备一些关于生物结构与过程的知识;此外,了解生命的基本原理也是必要的。

所有生物结构都是由活的“细胞”及其产物构成的。无论属于动物还是植物,这些最基本的元素几乎没有任何差异,区别主要在于它们组合的方式,而非细胞本身的不同。正因如此,往往很难判断最简单的生物应归入哪一类,因为这类生物大多具有主动移动的能力,而且它们的营养与繁殖方式在动植物界中都是共有的。

从最简单的形式来看,无论是动物细胞还是植物细胞,严格来说都算不上真正的细胞,而只是由微小的活质或原生质构成的团块。水中和潮湿土壤中的变形虫就是这样的存在,我们体内的淋巴细胞和白细胞也是如此。某些最低等真菌的某些阶段也是如此,比如有时会在旧制革堆上发现的黄色黏液团——脓孢菌。如果用显微镜,在盖玻片下、使用六分之一的物镜并设置较小的光圈来观察一滴唾液,就会发现一些呈半透明状的物体,大小类似扁豆或小豌豆,形状为圆形。这些就是淋巴细胞(见图1)。它们的内部充满着小颗粒,如果快速观察,或者将载玻片保持在接近体温的温度下,就会发现这些细胞处于持续的运动状态。如果能保持恒定的温度——这没有特殊设备的话很困难——并且能够定期观察这些细胞,就会发现它们会失去圆形,进而伸出突起物(伪足,即“假脚”),其中某个突起会逐渐变大,最终吞噬整个细胞,从而使细胞得以移动。这样就不难理解这些细胞是如何在身体的各种组织中游走的了。

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它能够穿过最微小的孔隙,就像仙女用手指穿过钥匙孔一样,然后在另一侧继续生长,直至完全穿过去!这种独立的生命力,在温暖且适宜的营养液中可以维持一周以上;而对于变形虫来说,则几乎可以永久存活。[3] 关于本章及后续章节中涉及的显微镜操作细节,请参阅L.I.L.B.第234页及以后内容。

图1——青蛙的淋巴细胞,显示出其形态的逐渐变化。
(Ranvier)

如果仔细观察,或许能在细胞内看到类似油滴的圆形或椭圆形结构,不过通常在细胞被杀死并用弱溶液染色后才能更清晰地观察到。

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碘。这就是细胞核,而在其内部还有一个更小的结构,称为核仁。核仁在细胞的生命活动中起着重要作用,不过这一作用目前还尚未被完全了解。经过一段时间后,细胞核会经历一些较为复杂的变化,然后分裂成两个部分;同时细胞核本身也会伸长并再次分裂,每个部分都会携带一部分活的原生质,从而形成两个完整且独立的细胞。这不仅是淋巴细胞的生命历程,几乎所有活细胞或组织的生命历程都是如此,只是具体过程会有所不同。

图2——放大了许多倍的酵母细胞。

与所有生物一样,这些细胞也以周围的营养物质为食,它们甚至会包裹一些固体食物颗粒,这些颗粒会逐渐被溶解并消失。因此,白细胞可以被认为是在吞噬并消灭那些进入血液中的更微小的生物体,否则这些生物体可能会引发疾病。当然,细胞所消耗的物质并不会被彻底破坏,而是会转化为其他形式,其中一些形式对细胞来说是无用的,甚至是有毒的,这些物质会像高等动物的分泌物一样被排入周围的液体中;而另一些则会被保留下来,有助于细胞的生长。因此,大多数植物细胞会分泌纤维素或植物组织,这些物质会形成包裹原生质的壁,这也正是“细胞”这一名称的由来。如果我们在温水中加入少量糖以及足够多的酵母,使溶液呈现微乳状,然后对其进行观察……

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唾液中含有最简单的植物细胞(见图2)。这些细胞具有颗粒状的原生质,也有细胞核——不过不经过特殊处理则无法看到它。那些看起来像细胞核的圆形空腔其实只是充满了透明液体的结构,被称为液泡。与变形虫不同,这些细胞被坚韧的纤维素膜包裹着;如果将吸水纸放在盖玻片上,再用针柄或圆形玻璃棒按压,细胞就会被压破,原生质会流出,而纤维素膜则如同破裂的膀胱一般。如果事先用碘液或品红对细胞进行染色,这一现象会更加明显——染色剂会染上原生质,但不会染到细胞膜。酵母细胞的增殖方式与普通细胞有所不同:它们不会整体变大并分裂成两个相等的细胞,而是在母细胞侧面长出小芽,这些小芽逐渐长大,最终也能成为拥有自己芽体的母细胞。这些芽并不会立即脱落,因此就会形成一串串相连的细胞群,使用显微镜观察正在生长的酵母时很容易发现这种现象。酵母的主要营养物质是葡萄糖;其消耗的葡萄糖量远远超过生成纤维素细胞壁及新细胞所需的数量;就像动物体内糖分、淀粉和脂肪会被用来产生热量和能量一样。在酵母中,多余的葡萄糖会被分解为二氧化碳——以气体形式释放出来,这也是酵母能够使面包发酵的原因;同时还会生成酒精,而当酒精含量过高时,会对酵母本身造成毒性作用。

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图3——上皮细胞。兰维耶氏结。
p:压力痕迹;g:颗粒状原生质。

在检测唾液中的淋巴细胞时,很可能会发现一些体积较大、呈不规则多边形且核十分明显的结构。这些其实是口腔黏膜上皮细胞,它们与皮肤表皮细胞的区别仅在于形态和大小(见图3)。注意那些由相邻细胞重叠所造成的痕迹。这类细胞的细胞壁由角蛋白或角质组织构成,取代了酵母菌中的纤维素。

图4——蓝青霉,一种常见的绿色霉菌。

还有其他一些简单的细胞类型,比如酿酒酵母或托鲁拉酵母,它们会在陈年酒液表面形成一层膜,外观很像小型的酵母菌;此外还有存在于各种酒类、浸渍液中的各种发酵菌,这些内容将在下一章中详细阐述。

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其中许多微生物,比如醋酸菌和乳酸菌,与其他细菌一样,都是通过分裂来繁殖的。它们不会分开,而是像一串珠子那样以链状或串状结构存在。从这类微生物再进一步发展,就会形成更高级霉菌的菌丝或菌茎。这类霉菌常见于缓慢干燥后的皮革上,其结构由管状细胞构成,这些细胞会通过形成隔膜或横向分隔来延长并分裂,从而构建出复杂的结构(见图4)。在植物和动物生命的进化过程中,细胞的形态与功能变得越来越多样化。不再是一个细胞承担植物或动物的所有功能,而是每一类细胞都有其特定的功能和特性,它们共同协作,维持着构成其整体的复杂结构。

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第四章 腐败与发酵

上一章中提到的由酵母和细菌等单细胞生物所引发的化学变化,被称为发酵与腐败。这两种现象对制革业有着极为重要的影响,既有积极的一面,也有消极的一面,因此有必要对其进行详细探讨。从科学角度而言,发酵与腐败之间并无明确区别,不过通常将“腐败”这一术语用于那些会生成具有难闻气味和味道的产物的含氮动物物质分解过程。引发发酵与腐败的生物统称为“发酵剂”。近年来,这一术语的范围还得到了扩展,包括了所谓的“无组织发酵剂”(即酶),它们是由“有组织发酵剂”或活的生物体分泌出的活性物质。这些有组织发酵剂又可进一步分为三类:1.霉菌;2.酵母(糖菌);3.细菌。不同类别的生物彼此之间的区别在于其形态,尤其是它们在生命过程中所产生的物质。目前,这三类生物都被视为真菌。所有的发酵剂都具有以下三个特性:1.它们属于含氮物质;2.它们不稳定,容易被热、化学物质等破坏;3.相对少量的发酵剂就能对其作用的物质产生巨大变化,尤其是当这些变化产生的产物能够被及时清除时。要更好地理解发酵的本质,就需要仔细研究已经描述过的酵母细胞(见第12页),并简要了解它的生命历程。研究表明,酵母是一种结构非常简单的生长中的生物,属于真菌类。真菌没有使高等植物能够利用阳光能量的绿色色素。

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它们会吸收大气中的碳酸,同时释放出氧气,并利用其中的碳来构建组织;因此,与动物一样,它们也需要预先形成能够通过氧化提供能量的营养物质。如前所述,对于酵母而言,合适的营养物质就是葡萄糖,也就是“葡萄糖”。葡萄糖主要会被分解为更简单的化合物——酒精和碳酸,而有一小部分则被用于细胞的构建以及各种次级产物的形成。这一主要反应可以用以下方程式表示:
C6H12O6 = 2C2H6O + 2CO2
葡萄糖 → 酒精 + 二氧化碳

酵母无法直接发酵普通的蔗糖(C12H22O11),但会分泌一种名为转化酶的物质,这种酶能够将蔗糖在吸收一个水分子的情况下分解为两种可发酵的葡萄糖(右旋糖和左旋糖),这些葡萄糖便成为酵母的营养来源。[4] 这种转化酶属于所谓“无组织发酵剂”或酶的一类,与有组织的发酵剂不同,它只是化学物质,没有生命体特征,也没有繁殖能力,但却能不断分解其所作用的物质,而自身不会发生变化。其作用机制尚不完全清楚,不过可以从硫酸对酒精的作用中找到类似之处——硫酸可以将无限量的酒精转化为乙醚,而自身却不会发生任何永久性变化。酶的作用仅限于将复杂的物质分解为更简单的形式,通常还会伴随水的吸收,就像糖的分解过程一样;而有生命的发酵剂所产生的某些产物则往往是复杂的,其中一部分营养物质会被分解为碳酸、沼气、氨等简单物质,从而为合成其余产物提供所需的能量。[4] 参见O’Sullivan和Thompson在《化学学会杂志》1890年第834页及1891年第46页上的文章。

目前已知存在许多不同的无组织发酵剂,它们不仅由酵母和细菌产生,高等植物和动物的细胞也会产生这类物质;例如消化酶中的胃蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶都属于此类——唾液淀粉酶与麦芽糖酶一样,都能将淀粉转化为糖分。这类物质在动植物的生理活动中发挥着多种功能。在发酵过程中,就像在疾病发生时一样,往往很难区分哪些是细菌的直接作用结果,哪些则是它们产生的无组织发酵剂的作用结果。而更复杂的是,在大多数自然情况下……

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在发酵过程中,通常存在多种发酵微生物。有时,那些无组织的发酵物质的活性可以通过以下特点来区分:加入氯仿后对它们的活性几乎没有任何影响,而却能抑制活的微生物的活性。在高温作用下,这两种物质都会被破坏——细菌、酵母和霉菌会被杀死,而无组织的发酵物质则会像蛋清一样凝固,从而失去活性。许多消毒剂也能破坏这些微生物及酶的活性;但有些物质,如氯仿,则对酶没有影响。在某些情况下,比如对于转化酶而言,其实质性的酶分子可以从水溶液中用酒精沉淀出来,过滤后再次放入水中即可恢复其活性。由于这两类发酵微生物都会被高温破坏,因此只要将发酵过程置于足够高的温度下,再将其保存在无法让新的发酵菌进入的封闭容器中,所有的发酵过程就会完全且永久地停止。一个常见的例子就是罐装肉类。所有已完全发育的细菌在短暂接触沸点温度时就会被杀死,大多数细菌在60°至70°C的温度下也会被杀死,不过有许多细菌种类能够形成孢子,而这些孢子极难被消灭。由Globig发现、后来由Rabinowitsch进一步研究的嗜热细菌,能在60°C的温度下生长。目前已知有大约八种这类细菌,它们会参与需要高温条件的干草发酵等过程,因此很可能也存在于制革废液中。[5] Centr. Blatt für Bakt., II. Abth. vol. i. p. 585.

要实现彻底灭菌,要么在加压条件下将温度升至110℃左右进行煮沸处理,要么每隔24小时重复一次、在80℃至100℃的温度下短时间加热,这样可以让孢子得以发育。在需要通过装有灭菌棉绒塞的烧瓶或试管进行细菌学观察时,常常会采用这种方法,因为这种棉绒塞能够有效过滤进入空气中的细菌(参见L.I.L.B.,第270页)。发酵微生物若没有适当的营养和生长条件就无法存活和繁殖,其中水分含量与温度是最为重要的两个因素。人们在保存许多食品等物品时也会利用这一原理——通过确保缺少其中某一项必要的生长条件,从而防止这些物品腐烂。例如,皮革就是通过干燥来保存的:足够的干燥度可以阻止其中的微生物生长,但一旦皮革变得略微潮湿,腐败就会立即开始。

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生物体的代谢废物往往对它们自身具有毒性,正因如此,发酵过程常常在所有物质被完全发酵之前就终止了。因此,通过直接发酵无法得到浓度过高的啤酒或醋——酒精或乙酸会抑制相应发酵菌的生长。用乳酸菌处理葡萄糖溶液时,只能产生约0.5%的乳酸;但如果加入石灰,乳酸会在生成的同时被中和,发酵就会持续进行,直到所有的葡萄糖都转化为不溶性的乳酸钙。[6] 当这一过程完成之后,乳酸菌会因缺乏养分而死亡,取而代之的则是其他微生物,其中必然存在一些能够将乳酸钙转化为丁酸钙的细菌。如果养分不足,或者某种发酵菌所处的环境条件不如另一种即使含量很少的细菌所处环境有利,那么前者就会很快被抑制并死亡,后者则占据其位置。因此,除非不断将其转移到新鲜的麸皮浸液中,否则用于处理麸皮的普通发酵菌会迅速死亡。

[6] 在实际生产乳酸时,溶液中可含有71/2%至11%的葡萄糖以及一些含氮营养物质。溶液应呈微酸性。参见《英国化学工业学会杂志》,1897年,第516页。

许多细菌产生的物质(与某些高等植物产生的物质类似)对动物和人类都具有极强的毒性。许多严重的疾病症状都是由体内产生的这些毒素引起的。例如,破伤风杆菌会产生一种与马钱子碱效果相似且毒性相当的毒素。不仅疾病细菌会在体内产生这类毒素,而在腐败发酵的早期阶段也会产生此类毒素。这类毒素被称为尸毒,存在于奶酪及腌制食品中时可能会引发中毒。这类腐败过程往往不会伴随任何难闻的气味或味道。

在制革行业中,最重要的发酵过程首先是普通的腐败作用,它会侵蚀皮革及其他动物组织,通常是由多种细菌和其他微生物共同参与的复杂过程。这种腐败作用总体上会对制革工人造成危害;但在“脱毛”工艺以及羊皮的“老化”处理过程中,人们却会利用这一现象——因为表皮中包含毛根的柔软黏膜层比皮革本身的纤维结构更易腐败。在浸泡皮革时,也会利用腐败发酵菌分解皮革中黏合物质的能力,不过这样做带来的好处并不明显。

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在制革过程中,当石灰变陈并混入动物物质时,腐烂作用就会显现出来,这会导致皮革变软,最终使皮革变得松散、空洞,还容易出现“起泡”现象。在适当控制的情况下,这种效应其实是有益的。在浸渍和发酵阶段,其作用几乎完全来自酶以及细菌活动产生的其他物质,而粪便中的原始化学成分则显得不太重要。当然,这种液体中除了那些对皮革有益的微生物外,还有许多其他微生物也能生长;由于不当的腐烂作用,浸渍液常常会受到损害,实际上这种情况几乎总是存在,只是程度有所不同而已。在浸透处理中,最初的作用完全来自于细菌发酵麦麸所产生的弱酸,但在后续阶段,腐烂作用以及其他类型的发酵也会随之发生,这些作用可能有利,也可能有害。在制革液中,发酵现象并不十分明显,但由于细菌作用使得材料中的糖分转化为酸,因此这一过程仍然非常重要。这些酸本身也容易被进一步发酵和破坏,主要是受到酵母菌和高等霉菌的氧化作用的影响(见第14页),而这些微生物也会对单宁产生破坏作用。这些酸会使皮革膨胀,并中和皮革中所含的石灰。同时,它们还会让制革液带有独特的酸味,正因如此,含有乙酸和乳酸的制革液通常被称为“酸性液”。目前尚不确定,即使经过干燥处理,真菌的活动是否就能完全被抑制。在制革车间中对皮革进行加热,也是由细菌和高等霉菌引起的,Eitner认为它们的生长是导致皮革出现“渗出物”或“粘液状物质”的原因之一。从以上所述可以看出,就发酵现象而言,制革商面临着双重挑战:他既希望利用那些对自己有利的发酵作用,又需要控制或消除那些有害的发酵作用。解决这些问题的第一步,就是更深入地了解那些对我们有益或有害的微生物,从而能够区分“友方”与“敌方”。接下来,我们可以从两种方式来处理这个问题。以浸透处理为例,一方面,我们可以在经过消毒处理的麦麸溶液中引入特定的有益微生物,从而只引发我们所需要的那种发酵作用;另一方面,由于不同的微生物对防腐剂的反应程度不同,我们或许可以选择那些允许特定微生物生长的防腐剂。

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我们希望在消灭或抑制其他生物的同时实现这一目标。我们还可以控制养分、温度、酸度等条件,从而让某种生物更易存活。这三种方法在酿造过程中已被广泛应用,并取得了良好的效果。

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第五章 防腐剂与消毒剂

“防腐剂”通常被定义为能够抑制腐败作用的物质,但不一定能够杀死细菌及其孢子;而“消毒剂”则对发酵微生物具有毒性,能够真正将其杀死。这两种物质的杀菌能力存在很大差异,这种区别更多是程度上的差异而非种类上的差异,因此实际应用价值有限。例如,普通食盐即便以高浓度形式存在,也无法杀死大多数细菌,但它可以通过从皮革中吸取水分以及直接阻止细菌繁殖来抑制腐败。一旦将盐分从皮革中洗掉,其中的微生物又会立即开始导致腐败。另一方面,那些经过强效消毒剂如苯酚(“石炭酸”)或氯化汞处理过的皮革,则不会再次发生腐败,直到原有被杀死的微生物被外界的新微生物取代为止。硫酸钠及许多其他盐类在这方面的作用与普通食盐类似;而大部分芳香族化合物则具有永久性的消毒效果,不过其效力会因所针对的细菌种类而异。

Biernacki等人发现,某些消毒剂在极度稀释后反而会促进酒精发酵,也可能促进其他发酵菌的生长——例如浓度为1/300,000的氯化汞、1/6000的水杨酸以及1/8000的硼酸。在很多情况下,微生物甚至会对原本足以致死的浓度的防腐剂产生耐受性。

目前可用的防腐剂种类繁多,无法一一详述,但以下是一些最为人熟知且已被实际应用的防腐剂。石灰具有一定的防腐性能,常用于在肉类送往制胶厂之前对其进行保存。将这些肉类储存在装满浓石灰乳的大桶中最为方便。弱碱溶液的作用也与石灰类似。普通食盐,即氯化钠(NaCl),则凭借其溶解性以及对动物组织的脱水作用来发挥防腐效果,这种脱水作用是所有氯化物共有的特性,它能从皮革及其他需要保存的材料中去除水分。很可能正是这一特性决定了它的防腐效果。

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在检测细菌的生长情况时,需注意许多细菌能在低盐浓度溶液中良好生长,有些甚至能在盐水中生存。由于盐具有脱水作用,若使用足够量的盐,就能使许多动物组织变硬,因为其中的水分会以盐水形式流失。普通岩盐中通常含有三氯化铁,这些三氯化铁要么是盐本身所含的,要么是在盐与血液中的铁发生反应后产生的,它们就是造成所谓“盐渍斑”的原因。在给皮革施石灰处理时,这些盐渍斑几乎不会显现出来;只有当使用硫化物时,才会因生成硫化铁而出现绿黑色的污渍。而当皮革进入鞣制液后,单宁的作用会导致黑色或蓝色的污渍产生,这些污渍在鞣制过程中会被液体中的酸部分去除,但最终仍会在成品皮革上留下痕迹。还有一种盐渍斑并非由铁引起的,而是由某些真菌或细菌生长所产生的色素所致,这类污渍几乎无法去除,据说有时是由于使用了用于腌制皮革的旧盐所导致的。要识别铁渍,可利用经盐酸微酸化的氰化铁或硫氰化铁溶液——将此溶液涂在皮革上,若使用的是前者,污渍会从黑色变为蓝色;若使用后者,则会变为红色。更为确凿的检测方法是将浸过稀盐酸的滤纸放在污渍上,再用氰化铁或硫氰化铁检测该纸是否含铁。在使用之前必须确保滤纸本身不含铁。在腌制阶段产生的铁渍比鞣制过程中产生的更难去除,因为铁盐具有很强的鞣制作用,会牢牢附着在未经过鞣制的纤维上。在那些对食盐征收高额税费的欧洲大陆,人们常常在食盐中加入明矾、石炭酸、萘等物质,使其“变性”,从而无法作为食品使用,而这些添加物往往会给皮革加工带来麻烦。硫酸钠(Na2SO4)在稀释溶液中几乎没有任何消毒作用,但按照Eitner[7]的建议,若以煅烧后的形式(无水硫酸钠)作为食盐的替代品来保存皮革,它能够从皮革中吸收水分并结晶,其浓度为10%(约56%)。这种物质不会像盐水那样流失,而是留在皮革中,使皮革保持原有重量,同时在施石灰和处理液时仍能保持饱满状态——而氯化物则很容易阻碍这一过程。皮革重量的10-15%即可达到效果,而食盐则需要接近两倍的用量。此外,还需确保所使用的硫酸钠不含焦硫酸钠(NaHSO4)。

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它对皮革纤维具有类似硫酸的强烈膨胀作用。中性硫酸盐不会使甲基橙或石蕊变红。在腌制过程中,硫酸与腌制液中的盐反应生成的硫酸钠可起到一定的防腐作用(见第90页)。[7] Gerber, 1880, 第185页。

较强的矿物酸具有很强的杀菌能力,尤其对那些在碱性环境中才能良好生长的微生物具有致命作用。前文已提到过在腌制皮革时使用硫酸的情况;而将极稀的硫酸溶液直接施加在未经处理的皮革上,虽不能完全防止腐烂,但其主要作用仍是使皮革变得更为丰满,从而增加其重量和密度,不过这些效果在鞣制过程中会消失。这类皮革用石蕊试纸检测时会产生强烈的酸性反应。少量硫酸也被用于浸泡E.I.毛皮。极少量的盐酸即可对腐败的液体进行消毒,毫无疑问,硝酸或硫酸也能达到同样的效果。然而,由于矿物酸对动物纤维有很强的作用力,且能溶解胶质和铁质,因此它们并不适合作为通用的杀菌剂。

更为重要的是二氧化硫的用途,由于其酸性较弱且具有很强的杀菌能力,因此可被用于多种场合。关于二氧化硫的杀菌效果,目前存在不少疑问;可以肯定的是,干燥状态下的二氧化硫对干燥物体的杀菌效果不如以溶液形式使用或作用于潮湿材料时那么好,而皮革加工过程中几乎总是处于潮湿状态。或许二氧化硫对某些霉菌和腐败菌的杀灭效果更好,但相比那些常被用来测试消毒剂效果的致病细菌,它的效果则稍逊一筹。不过在实际应用中,它在酿酒业和明胶生产领域已被证明非常有用,因此在皮革加工行业中也应同样有效。

这种气体最简便的生成方法是通过燃烧硫磺来获得,燃烧后会产生相当于硫磺重量两倍的二氧化硫。如果将其用于烘干室或其他存在霉菌的地方,必须注意避免火灾风险。通常,将一个浅口铸铁锅放在砖块或沙子上是最合适的容器,可以用烧红的铁块或事先浸过熔融硫磺的布来点燃硫磺。二氧化硫会腐蚀金属制品,还能使许多颜色褪去,但对皮革本身并无明显的损害作用;不过,如果氧化过程中产生的硫酸未被清除,最终仍可能使皮革变软。

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在许多情况下,需要得到气体的溶液,而最简便的方法就是在小型金属炉或耐火砖炉中燃烧硫磺,随后让产生的烟雾通过“洗涤器”处理。在小型系统中,这种洗涤器可以由大型玻璃衬里的卫生管道构成,管道内填充焦炭或破碎的陶器,再让水从上方流过。最下方的管道上有一个接口,用于连接炉子;该接口位于一个容器中的三块砖上,该容器用于收集酸性溶液,并形成防水层以防止气体泄漏。在气体入口的上方则固定有木制格栅,焦炭就放置在该格栅上。洗涤器的高度可为10-15英尺,其顶部可与烟囱或蒸汽喷射器相连,以产生抽力。该装置如图5所示。另一种方法是在封闭的圆筒中燃烧硫磺,然后利用空气压缩机或蒸汽喷射器将燃烧产物强制送入水中。也可以不使用洗涤器,而是直接用蒸汽喷射器将烟雾吹入容器中。这种方法非常适合用于清洗和漂白头发等,但当需要大量溶液时,其效果不如洗涤器。应使用硬铅或雷努卢斯金属制成的喷射器,因为这类喷射器受干燥气体的影响较小,而受洗涤器产生的极稀薄潮湿废气的冲击则较大(见第335页)。

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图5——亚硫酸制备装置。

亚硫酸氢盐也具有很强的抗菌性能。可以通过向洗涤器中加入纯碱或苏打溶液来制得“亚硫酸氢钠”溶液;而要制备亚硫酸氢钙,则可使用石灰乳,或用白垩或石灰石(不含大量铁元素)代替焦炭作为洗涤器填充物。无论哪种方法,所得到的溶液浓度都远高于仅使用水时所得的浓度。

当需要少量亚硫酸时,Boakes所提出的“亚硫酸氢钠”[8]是一种非常方便的来源。它是一种无水亚硫酸盐,化学式为Na2O·2(SO2),其重量中有67.4%为SO2。1分子该盐(分子量为190)需要1分子H2SO4(分子量为98)。

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为使所有的亚硫酸释放出来。在许多情况下,可以忽略所生成的硫酸钠,直接使用酸化后的溶液。[8] 该技术由伦敦斯特拉特福德的Boakes, Ltd.公司申请了专利。

关于亚硫酸盐和亚硫酸溶液的分析方法,可参考L.I.L.B.中的第16页和第37页。硼酸、硼砂及其他硼酸盐并非高效的消毒剂。它们不会对皮肤造成伤害,但要想发挥效果,必须以较高浓度使用,比如1%左右;而且由于成本相对较高,因此不适合在皮革加工行业中作为通用消毒剂使用,不过硼酸可作为浸渍剂和去灰剂使用(参见第156页、第229页以及L.I.L.B.的第37页)。

氯化汞,即腐蚀性升汞HgCl2,是一种极为有效的消毒剂,即使在浓度低至1/300,000时仍能抑制某些细菌的生长(Koch)。1/14,000的浓度即可起到消毒作用(Miquel),但其杀菌效果会因不同微生物而有所差异(Jörgensen指出,要杀死Penicillium glaucum需要1/400的浓度)。由于其具有极强的毒性,且会被皮革加工材料中的各种物质使其失效,因此并不适合用于大多数皮革加工用途。

Collin和Benoist公司将溶解在碘化钾溶液中的碘化汞作为皮革加工用的消毒剂申请了专利,但由于与氯化汞相同的理由,它同样无效;不过在适宜条件下,它的效果甚至优于氯化汞。

硫酸铜、氯化锌及硫酸锌,以及其他许多金属盐都是高效的消毒剂,但在皮革工业中的应用范围有限,通常无法实现彻底灭菌。砷酸曾被用于皮革鞣制过程,是一种出色的杀虫剂,但作为消毒剂则效果不佳;而砷化物(雄黄),当用于石灰处理时(参见第139页),似乎也几乎没有消毒效果。砷酸易溶于碱性溶液。

氟化物曾被提议用作皮革加工中的消毒剂,但实际上并没有太大价值。

目前最重要的消毒剂是那些源自煤焦油、属于芳香族系列的物质。其中,酚类物质(如石炭酸、甲酚等)被最广泛地使用。

纯酚,即“纯结晶石炭酸”,其化学式为C6H5(OH),但实际上所使用的粗制酚类物质中还含有甲酚以及该系列中的其他更高分子结构的化合物。

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氢原子被CH3基团取代。这些物质为油状物,几乎不溶于水;即便是纯苯酚也仅在冷水中能溶解约7%。粗制石炭酸不可用于皮革加工,因为其不溶性的油状颗粒会污染皮革,使其无法进行鞣制处理。合格的石炭酸在新鲜状态下应为淡黄色(不过暴露在空气和光线下会变深),并且应能完全溶解于足量的水中。其比重应在1.050至1.065之间。关于化学检测方法,可参阅L.I.L.B.第40页。石炭酸的饱和溶液能够彻底杀死皮革上的大多数腐败微生物,但同时也会产生一定的鞣制效果——它会牢牢附着在纤维上,无法通过清洗去除;用该溶液处理过的皮革也无法通过蒸煮去除毛发,不过仍可通过常规方法用石灰处理,只是速度稍慢而已。在将其与水或液体混合时需格外小心,因为未溶解的液滴会产生与粗制酸相同的不良影响。如前所述,用普通石炭酸使盐类变性后,也会导致皮革出现污渍。Eitner建议使用等重量的粗甘油与石炭酸制成的溶液,这种溶液易溶于水,似乎不会对皮革造成任何损害。含有1%石炭酸的水溶液足以用于皮革的简单杀菌处理,但如果希望长期保存皮革,则可使用浓度更高的溶液(最高可达4%)。[9] [9] Gerber, 1889, 第98页。浓度仅为千分之一的石炭酸即可抑制酒类的发酵,防止表面长霉,从而节省单宁,并保留现有的有机酸,同时减少因发酵而产生的有机酸量,但这有时会在皮革鞣制的初期阶段带来问题。严格来说,石炭酸并非酸类,而属于醇类,尽管它能与碱形成弱化合物。它是一种强效的麻醉毒物,若以高浓度接触皮肤会造成严重烧伤;此类烧伤最好用油处理,而在中毒情况下则需内服油和白垩,但若摄入的石炭酸量很大,这种处理方法可能无效。由于价格低廉且效果显著,石炭酸的使用范围将会越来越广,不过对于某些特殊用途而言,一些新型消毒剂具有更大的优势。Eudermin是由美因河畔法兰克福的Speyer and Grund公司生产的焦油油,用作填充油脂中的消毒剂,以防止……

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霉菌滋生及分泌物问题。Eitner[10]推荐使用该物质,其添加比例可为油脂量的10%左右。杂酚油和甲酚可溶解在油类及填充用油脂中,具有抗菌作用,不过其效果不如水溶液中的强。松香油和松节油也具备抗菌性能。
[10] Gerber, 1893, 第41页。

杂酚油,又称“重煤油”或“死油”,是一种由碳氢化合物、酚类及甲酚组成的复杂混合物,通过煤焦油蒸馏获得。它的密度大于水,几乎不溶于水,主要用作木材的防腐剂。石炭酸酯属于这类物质,沸点超过300℃,可用于木材处理。在80℃的温度下,将其涂覆在干燥的木材上,需涂1至多层。操作时必须佩戴手套,因为高温的杂酚油会引发疼痛的水泡。Eitner[11]建议将其用于皮革厂中坑槽、木柱及其他木制品的防腐处理。木用杂酚油则是从木焦油中提取的类似产品。
[11] Gerber, 1889, 第183页。

较重的甲酚类物质在水中的溶解度极低,因此以普通形式作为抗菌剂时毫无价值,但人们通过添加肥皂或碱类,将其制成“克里奥林”、“杰伊氏液”、“来索尔”、“伊扎尔”、“可溶性苯酚”等制品,这些制品能使甲酚类物质乳化或溶解于水中,通常呈乳白色液体状。这类物质是高效的杀菌剂,且相比酚类没有毒性。0.1%至0.5%的克里奥林溶液可对经过鞣制的皮革进行消毒,防止其腐烂。J. T. Wood先生特别推荐将克里奥林用于皮革厂的各类消毒工作,以及处理那些已经出现轻微腐烂问题的皮革制品,只需将其浸泡在0.2%的溶液中即可。水杨酸,即邻羟基苯甲酸,化学式为C6H4OH(COOH),目前是通过人工方法从酚类中制得的。它的毒性远低于酚类,且无气味,因此适用于某些特定用途,但由于价格昂贵,难以在大多数技术应用中得到使用。许多细菌似乎会逐渐对其产生抗性,酚类虽然抗性较弱,但同样存在这一问题。水杨酸与原儿茶酸和没食子酸密切相关,与它们一样,与铁盐反应后会生成黑色物质。它易溶于热水,但在冷水中溶解度很低。在每份水杨酸中加入1.5份磷酸钠、硫酸盐或硝酸钾,可显著提高其溶解度。它在防止微生物生长方面的效果似乎更为显著。

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其杀菌效果优于石炭酸;据说,1份水杨酸与666份水混合而成的溶液,在杀菌效果上相当于1份石炭酸与200份水混合的溶液。苯甲酸(C6H5COOH)虽然除了在医药领域外很少被使用,但却是更强的消毒剂,而且对人体无毒。从甲酚中提取的“甲酚酸”与从苯酚中提取的水杨酸类似,其溶解度更高。它毒性不大,且具有很强的消毒作用。费尔巴赫的豪夫曾将这种物质以粗制形式用于去除皮革中的石灰质,效果相当不错,不过没有真正软化剂的那种效果。它容易使皮革呈现粉红色,并在一定程度上导致纤维变硬。此外,由于其价格较高,因此不太适合大规模工业应用。(参见第162页。)“抗钙剂”是同一家公司最近推出的一种用于去除皮革中石灰质的物质。[12]它是由甲酚衍生的多种磺酸混合而成的溶液,具有很强的消毒能力。它能有效去除皮革中的石灰质,但由于其酸性,会导致皮革膨胀。它被广泛用于处理薄皮革。(参见第163页。)[12]Gerber, 1895, 第133页。“C.T.”(煤焦油)是一种灰色结晶状物质,带有焦油气味,从化学性质上看与抗钙剂极为相似,甚至可以认为两者相同。萘磺酸具有很强的抗菌性能。伯恩斯和克罗斯已为将其用于去除皮革中的杂质申请了专利。(参见第163页。)萘酚(C10H7(OH))——这类物质与萘的关系就如同酚类与苯的关系一样,它们都是强效的抗菌剂;萘本身似乎也具有抗菌作用,偶尔会被用来使盐类变性。萘酚有两种,其分子中羟基的位置不同,分别被称为α萘酚和β萘酚。其中α萘酚的抗菌效果更强,毒性也更低,而β萘酚虽然价格更低,但更为常用。据说,每升水中只需0.1-0.4克的α萘酚就能防止微生物生长,而β萘酚则需要大约十倍的量。萘酚的价格并不高,但由于它们不溶于水,其价值会降低。它们可溶于碱性溶液,但与碱结合后的化合物的抗菌效果会大大下降,酒精溶液也是如此;当将酒精溶液加入水中时,萘酚会沉淀出来,但如果在酒精溶液中加入肥皂或樟脑,萘酚则能保持极细小的状态,甚至不会沉淀。

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采用Eitner关于氧萘酸的建议(见下文),无疑可以通过先用碱性萘酚溶液处理皮革,然后再用极稀的酸将萘酚释放出来,从而实现皮革的灭菌。
“氢化萘酚”,即β-四氢萘酚,化学式为C10H12O,是通过用钠还原β-萘酚而得到的。它似乎是一种出色的消毒剂。
氧萘酸,即α-羟基萘酸,化学式为C10H6(OH)COOH,其与萘酚的关系类似于水杨酸与苯酚的关系。它的价格比水杨酸更低,且具有更强的抗菌作用。不过其盐类则没有抗菌效果。在商业上,它表现为红色结晶粉末,无气味,但带有灼烧感,其粉尘会引发剧烈打喷嚏反应。它几乎不溶于水,且长期存放后会发生某些变化,从而导致其杀菌能力下降;但它易溶于酒精,与水混合后会形成乳状液体。在4升水中加入15克该酸即可实现皮革的灭菌。Eitner建议[13]将其溶解在稀释的苏打溶液中,然后让皮革浸泡在其中,之后再将其放入略加盐酸酸化的水中处理——这一方法也适用于杂酚油酸,这样处理后的皮革就能永久保持无菌状态,不会因为出汗而再次被污染,不过仍会以常规方式发生石灰化反应。
[13] Gerber, 1888, 第101页;1889年,第99页及以后。另请参阅第163页。

二硫化碳——Moret提出可将这种化合物的水溶液用作消毒剂,它似乎具有相当强的灭菌能力。但由于其易燃、有毒且气味难闻,因此不太可能被广泛使用。
甲醛,化学式为COH2,最近被作为一种消毒剂使用,其水溶液中含有40%的甲醛以及少量甲酸,被称为“福尔马林”等。它似乎具有很强的消毒能力,随着成本降低,或许会在各种皮革加工过程中得到应用。不过它会对皮革纤维和胶质物质产生硬化作用,因此在非常稀释的溶液中使用时仍可用来制革[14]。甲醛或其缩合产物多聚甲醛的蒸汽可用于使显微镜下的样本硬化。据说1份甲醛加上2.5份“福尔马林”,再加入12,000份水,即可实现灭菌效果,这样的比例可制成良好的消毒液。即便浓度高于上述比例,它似乎也不会具有毒性,因此仍具备与升华硝酸银相当的杀菌能力。

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没有后者的毒性。与大多数其他消毒剂相比,甲醛还有一个优势:它既可以在气态下使用,也可以在液态下使用。正因如此,它被广泛用于对那些一旦受潮就会损坏的物品或空间进行消毒——因为气态甲醛虽然能彻底杀菌,却不会损害那些质地极为精细的材料的颜色。[14] Gerber, 1897, 第67页;同书,1899年,第101、205、218页。

由于甲醛具有使胶质物质变硬且不再溶于水的特性,使用时必须格外小心。不过,在制作摩洛哥皮革的饰面处理剂时,将0.2-0.3%的甲醛与蛋清混合使用是可行的。此外,它还被用于商业上生产各种白色皮革,以用于制造军用装备等物品(第380页)。

三聚甲醛是一种由甲醛聚合而成的物质,是通过将甲醛溶液在水浴中蒸发至干燥状态而制得的。据说其消毒效果比福尔马林更强,但作为消毒剂并未得到广泛使用;不过在细菌学研究中,它常被用来将细菌“固定”在明胶中。

樟脑、精油以及松节油都具有很强的消毒作用。那些价格较低的精油,如冬青油、黑桦木油、沙棘油和茴香油,尤其在美国被广泛用于保存浆料、饰面处理剂及调味剂,同时还能消除难闻的气味。精油在稀释后会散发出更强烈的气味,因此只需极少量的即可达到上述目的。用于为俄罗斯皮革增添香味的桦树焦油也具有显著的消毒效果(第372页)。

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第六章 皮革的来源与处理方法

用于皮革制造的皮革中,有很大一部分来自被屠夫宰杀作为食物的动物,而制革商往往会在不进行任何预处理的情况下直接使用这些皮革。如今,家畜皮革通常会在主要城市的周市场上经过按重量和品质分类后以拍卖方式出售。[15]从很多方面来看,这比直接从屠夫处购买的方式要好,但往往会导致交货延迟;在炎热天气里,皮革还容易腐烂。虽然这种损害通常不会严重影响皮革的耐用性,但皮革表面的细腻结构会遭到破坏,因此这类皮革就不适合用来制作彩色皮革或那些对外观要求较高的产品。屠夫们反对使用盐,因为盐会以盐水的形式使皮革中的水分流失,从而导致皮革重量下降;不过,适当用盐处理可以避免许多损害,而那些毛发已经脱落的皮革则属于有缺陷的,不适合用来制作优质皮革。
[15] 英国市场上,皮革的重量通常会在靠近尾巴的那侧用刀刻出来,其标记方式如图6所示:横线以下的刻痕代表20磅,横线以上的刻痕代表10磅,更小的重量则用罗马数字表示。在欧洲大陆,皮革的重量通常以半公斤为单位来标注(50公斤相当于110磅)。在巴黎,重量标记也在尾巴部位,同样如图6所示。
图6——皮革重量标记方法;97磅

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皮革商通常不会直接购买羊皮,而是从剥毛商手中购入——后者会先去除羊皮上的羊毛。由于羊毛的价值往往远高于羊皮本身,因此羊皮常常被粗心地处理,其质量为了提升羊毛的品质而被牺牲。在很多情况下,人们会将羊皮挂在温暖潮湿的房间里,让其中产生的氨气使羊毛变得松软,从而便于提取。如果处理得当,羊皮不会受到严重损害,但大多数情况下,羊皮的纤维结构会遭到破坏,这种损伤会在整个制革过程中显现出来。对皮革商而言,更好的方法是:在羊皮的肉面涂上厚厚的石灰浆,然后将羊皮翻过来,让肉面朝内,尽可能防止石灰接触到羊毛,接着把羊皮放入水中,直到石灰透过羊皮使羊毛变松。另一种更为有效的方法——在美国的养畜场中普遍采用,欧洲也有部分地方使用——是先将羊皮用水清洗以去除血液和污垢,然后将其肉面朝上放置,再涂上含有约25%硫化钠且经过石灰调稠的溶液。涂完溶液后,将羊皮翻过来,肉面朝内,像屋顶的瓦片一样叠放在一起,放置数小时或过夜,直到羊毛足够松软可以提取,之后再对羊皮进行常规的石灰处理。一般来说,英国的剥毛商会将羊皮一直放在石灰中,直到卖给皮革商;而在规模较小的养畜场,由于需要一段时间才能积累足够的羊皮,那些较早收购的羊皮可能会因过度接触石灰而受到严重损害。即使是新鲜的石灰也能溶解纤维中的黏合物质,使羊皮的结构更加松散,但如果使用含有氨气和细菌产物的陈旧石灰,造成的损害就会更大,而这正是常见的情况。在美国的养畜场中,羊皮一般只用必要的时间来处理油脂、使纤维膨胀并分离,之后立即通过浸泡和“腌制”方法进行保存。关于“腌制”的详细内容,请参见第89页。普尔曼的石灰处理法(第137页)很可能也适用于从剥毛商处购得的羊皮,因为经过氯化钙处理后,这些羊皮仍能保持较长时间而不受损坏。如果无法立即使用新鲜的皮革,那么没有比用盐来保存更好的方法了。虽然盐并不会杀死细菌,但它能通过直接的抗菌作用以及吸收水分的方式,显著减缓细菌的生长。

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皮革若经过充分腌制,便能保持良好状态几乎无限期。如果只需将货物保存一两周,那么在肉面轻轻撒些盐即可;但若要长期保存,则必须进行更彻底的处理。据说,无论如何精心腌制,皮革在如此条件下存放超过十二个月后仍会变质。

芝加哥的屠宰场用于“打包”皮革的腌制方法可视为一种较为彻底的腌制方式。首先,要去除皮革上无用的部分以及附着的多余脂肪。腌制过程在具有混凝土地板的宽敞且凉爽的地下室中进行。《鞋类与皮革报道》中有如下详细描述:

“人们会格外注意让包装的侧面高于中间部分,这样皮革中的汁液与盐接触后产生的盐水就能留在其中。盐水只能通过渗透的方式流失,因此皮革的纤维能够得到彻底腌制。腌制用地下室的地面通常是混凝土制成的,每个包装的长度为15到20英尺,宽度则等于支撑地面的柱子之间的间距。首先将包装的侧面堆高4到6英寸,然后再放置横向层,通常每侧放三层——两层在内部,另一层则将皮革的尾部拉到边缘。在一个20英尺长的包装中,每层大约包含25张中等大小的皮革,而横向层则有12到14张。开始组装包装时,先用车将一批皮革运到选定位置的前方,一人抓住皮革的尾部,另一人抓住头部,然后一起将皮革放到包装的后部。接着将皮革放下,使其折叠后的部分与柱子的内侧线平行,距离约为15到20英寸,头部比尾部稍靠近一些。前面的人用左手握住皮革的耳部和前腿部分,右手则沿着皮革的腹部伸展,直到能够抬起皮革的边缘;后面的人则用一只手握住皮革的侧面,另一只手握住后腿。他们要确保自己的腿不会妨碍撒盐的人工作,后者只需一次撒盐就能覆盖整个皮革,同时要确保有足够的盐接触到那些被两人固定的皮革边缘,以便在折叠时形成明显的凸起。还会在皮革的毛面撒些盐,然后将皮革的尾部折叠约一英尺。之后再将折叠好的边缘拉平,使其与包装的外侧线对齐。继续以同样的方式放置更多皮革,直到包装的侧面足够高为止。之后,要把每张皮革再往前移动一些,以便从后到前形成一个平坦的表面,前角的皮革则像起始处那样向后折叠。另一侧也以同样的方式处理,之后再交替放置横向层,直到包装完成。”

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当各层再次按照之前的方式堆叠起来时,就会达到所需的水平。在铺设交叉层的最初几层皮料时,这些皮料会被抛到边缘,待盐被撒上去后又会重新覆盖回去;之后再继续向前铺设。负责固定皮料的工人会在每一步都起到引导作用——他将皮料精确地放到合适的位置,双手分别握住皮料的上部和下部,用一只脚踩住下部以保持稳定,然后用力将手中的皮料抛出去。站在前方的工人则注视着同伴的动作,同时保持皮料处于紧绷状态,并在同伴抛出皮料的同时将其放下。他一只手握住皮料膝盖处的部分,另一只手握住上部的部分,用脚踩住下部,与后方的人同步将上部皮料向前抛出。两个经验丰富的工人若配合默契,只需一次抛掷就能铺好一层皮料,不过在皮料准备好用于撒盐之前,仍需手动稍作调整。由两名铺皮工、一名撒盐工和一名运盐工组成的团队,每小时可以处理40张皮料;如果人数翻倍,那么就有两人负责铺皮,另外两人则负责将皮料放置到便于取用的地方,这样双倍人数的团队每小时就能处理80张皮料。运盐工会用一端开口的箱子将盐送到堆放皮料的处所,这样就可以用铲子把盐倒入其中。撒盐工则负责确保堆放皮料的各个角落都撒满盐,必须确保肉面部分完全被盐覆盖。每张皮料需要两铲的碎石或粗白盐,再加入等量的旧盐或次级盐。撒盐工会以一种特殊的摆动动作将盐向前、向一侧再扔回来,从而使盐均匀地覆盖在皮料的整个表面。一个团队的工作效率在很大程度上取决于撒盐工的熟练程度。当皮料堆得过高而让工人难以操作时,就需要将其调整到合适的水平,然后再在上面撒上干净的盐,这样皮料就会呈现出非常整齐且规范的外观。铺皮工和撒盐工的时薪为20美分,而运盐工的时薪则为17.5美分。只要温度保持稳定,两周的时间就足以让皮料风干。在“取皮”阶段,两名工人会从堆放皮料的处所将皮料取下来。由于皮料是从后往前放置的,因此取皮时则需反向进行。无论皮料表面有多少散落的盐,工人都能准确知道该把手放在皮料的哪个部位;随着皮料被向前移动,那些散落的盐就会掉到前面。另有一名工人负责清除积聚的盐,并将其运送到盐箱中,与新盐混合后再次使用。在堆放皮料的处所前方,还会放置一个大约3.5英尺宽、6英尺长、离地面2.5英尺高的框架,皮料则肉面朝下放在这个框架上,通过摇晃来去除附着在皮料上的盐。这就是整个处理过程。

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处理一张皮革需要四个人,每人负责一个角。首先将皮革重重地砸在马背上两次,然后将其肉面朝上摊开,供两名检查员检查——一名代表皮革商,另一名代表买家。他们会清除皮革上残留的盐分,并检查是否有割口、溃疡、烙印、粪便或虫蛀痕迹。同时还会确保皮革的重量符合标准并得到正确分类。如果合同中有特殊处理要求,现在就会进行这些处理。接着,两人开始卷起皮革,先是将皮革的腿部、头部和颈部包裹起来,然后再将两侧折叠并再次包裹,使卷起的皮革宽度为15到18英寸。最后将两端向内折叠,稍有重叠,再做最后一次折叠,这样皮革就准备好被捆扎了。用于捆扎的绳子长度约为7英尺。像我们描述的这种工作需要三个人才能完成捆扎工作。捆扎完成后,这些整齐的包裹会被称重,然后装车运走。买家可以获得一定的重量扣除额。在皮革加工厂工作的普通工人每小时能获得17.5美分,而检查员则能获得25美分/小时。

为了使皮革充分干燥,通常需要在皮革的原始重量基础上添加约25%的盐分。人们经常使用经过粉碎的岩盐,但这类盐很可能含有氧化铁和氯化铁,从而导致所谓的“盐渍斑点”出现。因此,使用白色结晶盐会更好,不过即便如此,血液中的铁元素仍可能造成污渍。有些盐渍斑点似乎是由色素细菌引起的,与铁元素无关。那些在盐中存放时间过长或存放条件不佳的皮革,其肉面常常会出现发红现象,这种情况在南美洲采用湿盐处理的皮革中尤为常见。据说这类皮革永远无法制成像完好皮革那样优质的皮革。

很多时候,人们不是用干盐来处理皮革,而是将其浸泡在盐水中。采用这种方法主要是为了增加皮革的重量。用盐水处理的皮革在鞣制过程中无法充分膨胀,其质量也不如用干盐处理的皮革,而且干燥效果也较差。

许多皮革在经过盐处理后还会被晾干,以此来保存它们。关于具体的处理方法,目前并没有太多详细的记载,不同地区的处理方式很可能存在很大差异。不过,有些情况下,皮革会以堆放的方式用盐处理,而在其他情况下则通过盐水浸泡后再悬挂起来晾干。晾干的主要目的是减少重量和运输成本,但这会使皮革更难以清洗和软化以便鞣制,而且盐的结晶也可能对皮革纤维造成损害。以这种方式处理的皮革被称为“干盐处理皮革”。

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大量印度本土小型牛的皮革以干盐处理后的状态被进口到该国。关于其处理方法的详细信息源自作者与W. Towse先生共同撰写的一篇论文。[16] [16] 《英国印度学会杂志》,1895年,第1025页。

所谓干盐处理,或者更常见的叫法是“石膏处理”,比如在达卡和梅哈拉尔所采用的方法,就是用一种白色物质将皮革表面厚厚地覆盖起来。最初,这种白色物质只是用于处理的盐土中的不溶性成分;但在很多情况下,人们会过量使用它,只是为了增加皮革的重量而已。W. G. Evans先生曾多年在坎普尔从事制革工作,他对这种盐处理方法的描述如下:

“当地人使用的盐其实是一种盐土,他们也是这么称呼它的。这种盐土在坎普尔、阿格拉、德里、勒克瑙、巴特那等地区广泛存在,毫无疑问,它与这些地方皮革加工及相关产业的分布有着密切关系。处理方法大致如下:先将盐土调成非常稀薄的糊状,一天之内将其轻轻涂在皮革的肉面部分,然后让皮革在遮盖物下过夜。第二天,为了获得更好的皮革效果,会再次将同样的糊状物涂在皮革的肉面上,并用多孔砖将其揉进皮革中,之后再让皮革在遮盖物下风干。如果是用于出口,那么可能需要经过三到四次这样的处理,而且皮革还要在阳光暴晒下晾干;这就是为什么有那么多皮革在运到英国等地后还需要再次进行浸泡处理的原因。”

“我们在与皮革商签订的协议中规定,那些在清洁水中两天内仍无法恢复到自然柔软状态的皮革必须退回。至于用砷处理皮革的方法,我一无所知,而且这种方法也不如从前那么流行了。在坎普尔、勒克瑙、阿拉哈巴德等地,有一种将旧劣皮革与新皮革混合起来用于出口的贸易行为。当地皮革商们极力想在雨季来临之前处理完手中的库存,因为他们认为,雨季过后皮革的价值会下降30%,而雨季特有的潮湿环境会对皮革造成极大的损害。”

在某些情况下,这种处理方法会导致皮革出现严重的铁渍。为了查明造成这种问题的原因,人们对从达卡和梅哈拉尔的皮革加工厂中刮取下来的样本进行了分析。以下就是这些分析的结果,这些分析是在去除掉大量纤维状有机物质后的残留物上进行的。

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那些被去除的杂质在燃烧过程中已被彻底破坏,同时,氨盐的痕迹也应已被一同销毁了。——达卡、梅哈波尔。
全部成分分析结果如下:
沙子与二氧化硅:20.55%、27.38%
Fe2O3:2.77%、1.86%
Al2O3:2.48%、2.74%
Mn3O4:0.60%、0.40%
CaO:2.60%、3.70%
MgO:3.38%、3.69%
Na2O:28.97%、26.80%
SO3:38.90%、33.75%
Cl:0.22%、0.18%
H3PO4和CO2:微量、微量
总计:100.47%、100.50%

对达卡样品中的可溶性盐也进行了单独分析,结果如下:
CaO:0.70%
MgO:0.60%
Na2O:29.00%
SO3:37.90%
Cl:0.22%
不可溶性物质:32.12%
总计:100.54%

由此可见,这些样品中除了含有微量氯化物外,其余均为硫酸盐。经过燃烧处理后,这两种样品对酚酞来说都是中性的;但在燃烧之前,达卡样品呈明显的碱性,这很可能是由于其中含有铵盐所致。此外,两种样品在燃烧前的碳酸盐含量都明显高于燃烧后的含量。

这些分析结果最引人注目的特点是氯化物的含量极低,几乎可以忽略不计。因此,这些样品实际上不含普通食盐,其抗菌性能源自其中的硫酸钠,而硫酸钠也正是它们的主要成分。硝酸盐则似乎完全不存在。在用于浸泡这些物质的容器中,硫酸钠有时会形成较大的晶体。

前述的皮革变红现象似乎只有当皮革在处理完成后长时间处于潮湿环境中时才会出现,此过程中存在的碳酸也可能起到了作用,使得铁以碳酸氢盐的形式溶解到水中。

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分析结果显示,这些矿床与阿特菲尔德博士[17]所描述的怀俄明州碳酸钠矿床具有极高的相似性,不同之处在于其碳酸钠的比例较低。根据布伦纳先生在《天然碳酸钠矿床的起源探讨》一文中的论述[18],这一现象是可以理解的——该文认为碳酸钠是由硫酸钠经过低等生物的还原和碳酸化作用而形成的。[17]《英国化学学会会刊》,1895年,第4页。[18]同上,1893年,第116页。

需要指出的是,硫酸钠的防腐性能早已为人所知,无水硫酸钠甚至被推荐作为普通食盐的替代品(见第23页)。干燥是一种用于保存皮革及其他易腐物质的常见方法。虽然它无法杀死细菌,但只有在有足够水分的情况下,腐败过程才会继续。对于制革工人而言,这是一种最不理想的加工方式,因为要使皮革恢复到加工开始时所需的湿润状态十分困难。不过,在远离海岸且运输条件较差的地区,由于盐的成本较高以及干燥后皮革重量减轻,这仍是唯一可行的方法。干燥方式的差异会导致皮革软化难易程度的巨大差别,所用温度越高,难度越大(见第111页)。最佳的干燥方式是将皮革挂在通风良好的阴凉处,肉面朝外。在热带阳光下干燥的皮革不仅难以软化,还容易出现损伤——要么无法软化,要么在处理过程中出现起泡并破裂,这是因为高温破坏了皮革的结构:表面先变干并形成一层隔水层,阻碍内部水分蒸发,导致内部潮湿部分融化,而表面却看似完好无损。这类损伤往往只有通过浸泡和处理才能被发现。当表面已经干燥后,内部也可能因腐败而受损。要想获得良好的效果,干燥过程必须循序渐进,尤其是在炎热的气候条件下则需更快进行。南美洲的皮革大多是通过将头部和尾部挂在木桩上、毛面朝外的方式在阳光下晾干的。使用消毒剂可以降低干燥过程中因腐败造成的损伤风险。砷溶液常被用于此目的,许多经过干燥处理的印度皮革都属于“砷处理”类型,不过作者从未在任何此类皮革中检测到砷的存在。

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经检验,这种物质的使用范围显然并不广泛。砷酸通常需溶解在苏打溶液中使用;除非大量使用,否则其杀菌效果甚微,但可用于防止那些极具破坏性的昆虫的侵害。一种名为Dermestes vulpinus的小甲虫的幼虫会啃食皮革上的组织,只留下表皮。

在此,或许有必要简单谈谈皮革可能出现的损伤与缺陷,尽管其中一些并非直接由加工过程造成的。最严重且可预防的损伤便是屠夫在处理过程中造成的划伤。由于皮革的价值远低于肉类的价值,许多屠夫在处理皮革时极为粗心大意,而某些市场对“有瑕疵的皮革”的分类标准又进一步助长了这种行为。此外,人们还认为在肉上保留一层薄薄的白色皮肤组织能提升肉的外观,因此,出于这种考虑以及单纯的疏忽,屠夫们常常在皮革上留下浅浅的划痕,这大大降低了皮革的价值。美国的“包装用皮革”以及南美洲大型屠宰场生产的产品,比如Liebig公司的产品,都体现了熟练的加工技术所带来的优势。在美国,许多皮革的剥取工作都是用木制砍刀而非锋利刀具来完成的。另一种在处理小牛皮和羊皮时较为有效的方法是,在剥皮前用压缩注射器向尸体内注入空气,这样就能撕裂皮肤与身体之间的连接组织,从而让剥皮工作更加容易。

烙印也是导致皮革受损的重要原因。但在得克萨斯州的草原或南美洲的潘帕斯草原等没有围栏的地区,为了识别牲畜的所有权,烙印几乎是不可或缺的——因为没有其他标记方式能够做到如此持久且醒目。不幸的是,由于牲畜群聚在一起,无法靠近它们,因此烙印不仅必须足够大,还必须位于皮革上价值最高的位置。在潘帕斯地区,人们通常会尽量将烙印集中在皮革的一侧,这样一来,南美洲的皮革就能有清晰可见的烙印标识。而在美国,现在有很多地方都用带刺铁丝网围起来,虽然这省去了烙印的必要,但却带来了另一个问题,即“带刺铁丝网造成的划痕”,这些划痕常常会给“包装用皮革”带来麻烦。

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图7——牛皮下虫。1,卵;2,幼虫;4,蛹壳;6,放大后的苍蝇(Brauer绘制);3、5,自然大小的蛹与苍蝇(B. Clark绘制)。

在那些将牛用于拉车的国家里,驱赶工具常常会造成动物受伤,而一些大型牛蜱也会对西班牙和南美洲的牛皮造成严重损害。不过,从制革业者的角度来看,最具破坏性的昆虫还是“囊蝇”或“战争蝇”——即图7中所展示的牛皮下虫及其近缘物种。关于这些昆虫的卵是如何被产下的,目前仍存在一些争议。对于马囊蝇而言,已知其卵最初会产在皮肤上,随后会被动物舔下并吞咽下去,在胃中发育,期间以胃壁为附着处经历幼虫期和蛹期,直到最终变成成熟的苍蝇才会随粪便排出体外。基于这一发现以及一些直接观察结果,一些美国博物学家认为,至少美国的这类昆虫是在胃中孵化的,其微小的幼虫会穿过胃内的各种组织,最终到达皮肤并在那里继续发育。

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已故的奥默罗德女士对英国境内的这种寄生虫进行了深入研究[19],她指出,卵会在毛发上孵化,幼虫会直接在皮肤下方啃食,留下微小的红色孔洞,随后它会扩大这些孔洞以便让位于尾部的气孔获得空气。随着幼虫的生长,它会继续用带钩的下颚刺激体腔下部,并以由此产生的脓液及物质为食。其体长可达3/4英寸,而位于皮肤与皮下组织之间的那个腔体——如图8所示——通常有半个核桃那么大。幼虫阶段以及蛹阶段都停留在这个腔体中,两者的外观差异不大;在完全成熟之前,它们会掉落到地面。当这类寄生虫的数量较少时,似乎不会对动物的健康造成太大危害,但也有一些案例表明动物会因炎症而死亡。从笔者所饲养的一只印度山羊身上就有680个这样的寄生虫孔洞这一事实,以及在英国境内的山羊身上也发现了数量相近的孔洞,就可以大致了解这种寄生虫的危害程度了。预防措施包括:在苍蝇最活跃的夏季为牛群提供遮蔽处;在毛发上涂抹油类或油脂与焦油、硫磺的混合物,以防止卵的产卵;在秋冬季节,通过在呼吸孔上涂抹油脂,或者更好的方法是使用汞膏,来消灭处于早期阶段的幼虫。如果能在早期就采取这些措施,孔洞就能愈合而不留下永久性损伤;但如果在幼虫生长期间任由孔洞保持开放状态,表皮的生长就会部分覆盖孔洞边缘,从而永久性地阻碍皮肤组织将孔洞闭合。人们认为,如果在某一地区系统地消灭这些幼虫,它们很快就会灭绝,因为它们似乎不会飞得太远。

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[19] 《关于鹅膏菌科的一些观察》,E. A. 奥默罗德著,Simpkin and Marshall出版社,伦敦,1884年出版,价格为4便士。
羔羊和绵羊的皮肤上有一种极为有害的疾病,被称为“鸡壳病”。患此病的皮肤上会出现大量增厚的组织斑点,这些斑点的形状与鸡壳有几分相似。这种病在春季羊毛较厚时较为常见,而在剪毛后几乎立刻就会消失;不过关于其成因及预防方法,人们知之甚少。
气候和品种对皮革的质量有着显著影响。通常来说,品种较低劣、且经常处于极端天气条件下的动物,其皮革最为厚实;而在大多数情况下,那些经过优良培育的动物,其用于产肉或产毛的机能得到了发展,而这往往是以牺牲制革业所看重的特性为代价的。

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第七章 皮肤的结构与生长

虽然乍看之下,不同动物的皮肤似乎没什么共同之处,但仔细观察就会发现,所有哺乳动物的皮肤都具有相同的整体结构。因此,对牛皮的解剖描述几乎同样适用于羊皮、山羊皮或小牛皮,只不过由于质地和厚度的差异,这些材料的实际用途可能会有很大不同。蜥蜴、鳄鱼、鱼类和蛇类的皮肤则与高等动物的皮肤有所不同,其主要区别在于表皮发生了显著变化,变得更为坚硬并形成了“鳞片”,而且其纤维的排列方式也大相径庭。例如,在许多鱼类的皮肤中,纤维呈层状排列,彼此垂直且与皮肤表面成斜角,但并不相互交织。

在自然状态下,皮肤不仅仅是覆盖在动物体表的组织,同时还具有感觉功能和分泌功能,因此其结构相当复杂。皮肤由两层主要结构组成:表皮(上皮层、角质层)和真皮层(皮下组织或真正的皮肤)。这两层不仅在结构和功能上存在差异,其起源也截然不同。在鸟类的卵以及高等动物的卵子中,胚胎最初是一个单细胞,一旦受精,就会通过不断分裂开始增殖。由此形成的细胞群会逐渐分化为三层,最上层会形成上皮层,而真正的皮肤则连同骨骼和软骨一起由中间层发育而来。这种不同的起源导致了它们在解剖学和化学特性上的巨大差异。图9展示的是小牛皮的剖面图,而图I则更准确地呈现了其实际外观。与它所覆盖的真皮层相比,表皮层非常薄,在制革前会被完全去除;不过它仍然具有重要的功能。图10中的a点和b点以更高倍率展示了表皮层,其内部的黏膜层b即马尔皮基网,位于真皮层c之上,由具有核的活细胞构成,这些细胞通过分裂不断增殖,并形成角蛋白构成的细胞壁。在较深的层次中,这些细胞壁呈长条形,而越接近表面则越变扁平,最终在表面干燥后形成角质层a。这一角质层会持续形成之中。

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皮肤会逐渐磨损,像死皮一样脱落,同时由于细胞不断增殖,新的皮肤会从下方不断形成。毛发、汗腺以及脂肪腺都是从上皮层发育而来的。

图9——小腿皮肤的垂直切面,放大约50倍。a:表皮;b:颗粒层或乳头层;c:皮肤的纤维层;d:毛发;e:脂肪腺;f:汗腺;g:汗腺导管的开口;h:毛发生长肌。

每根毛发都被一层与表皮相连的鞘所包裹,旧毛发脱落时,新毛发通常就会在這层鞘中生长出来。毛发本身覆盖着一层相互重叠的鳞片,这些鳞片形状不规则,就像屋顶上的石板一样,使得毛发的边缘呈现锯齿状。在羊毛及某些毛皮中,这些鳞片会发育得十分完善,从而赋予其防毡化的特性。

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在这些被称为“毛表皮”的结构中,存在着一种纤维状物质,它构成了毛发的主体;有时还会存在一个位于中心的细胞质核心,从显微镜下观察时,由于其中封闭的空气所造成的光学效应,该核心会呈现为黑色且不透明。当毛发被煮沸或长时间浸泡在水中、酒精或松节油中时,这些空气空间会被液体填满,从而变得透明。

图10——表皮层。

毛发的纤维部分由长形的纺锤形细胞组成,这些细胞中含有赋予毛发颜色的色素。鹿的毛发与其他大多数动物的毛发不同,因为它几乎完全由多边形细胞构成,而在白色毛发中,这些细胞通常充满空气。在深色毛发中,毛发及其周围的鞘都含有丰富的色素,但毛发上的色素更为浓重,因此毛球通常呈现出明显的深色。即使通过碱处理去除了毛发,皮革上的深色部分仍会因毛发鞘中的色素细胞而保持颜色,而这些色素细胞只有通过“敲打和摩擦”的方式才能被完全去除。

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图11:a,皮脂腺;b,毛发;c,立毛肌。放大200倍。

在毛鞘开口靠近皮肤表面的地方,皮脂腺的导管会伸入毛鞘中,分泌一种油脂来润滑毛发。这些腺体本身由大量带核的细胞构成,排列方式类似一串葡萄;位于上方且处于中心的细胞含有大量的脂肪物质。其结构如图11所示。毛发的基部是一个球状结构,其中包含毛乳头h(见图12),毛乳头是真皮上突起的结节,通过其中的血管为毛发提供养分。毛乳头由圆形的柔软细胞组成,这些细胞会迅速增殖,向上穿过毛鞘后逐渐硬化,从而使毛发变长。图12中标记为f的那些细胞在生长过程中会向上移动,形成包裹在毛发周围的层,即所谓的“内根鞘”。在胚胎发育过程中,表皮下方、真皮中的毛细血管丛上会形成一个小的细胞团,该细胞团会不断增大并深入真皮层,与此同时,新毛发的毛乳头就在其中形成,它围绕着为它提供养分的毛细血管,这些毛细血管共同构成了毛乳头,见图13。在成年动物的毛发更新过程中,这一过程也非常相似:旧毛发的毛乳头会萎缩,毛发随之脱落;与此同时,毛鞘底部的表皮层会变厚,新的毛发会在旧毛发所在位置或其一侧生长出来,取代旧毛发。这也是难以彻底去除旧毛发的原因之一。

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在脱毛过程中,那些细小的毛发也会被去除,因为它们不仅长度较短,而且生长位置也比原有的毛发更深。汗腺的发育过程与毛发的发育过程非常相似。汗腺由或多或少呈螺旋状的管状结构组成,其管壁由真皮层的纵向结缔组织纤维构成,管腔内衬有一层具有大核的细胞,这些细胞负责分泌汗液。汗腺的导管极为狭窄,其管壁也由具有核的细胞构成,与外层毛鞘的细胞类似;这些导管有时会直接通向表皮,但更多情况下则是开口于皮肤表面的毛鞘开口处。每根毛发都配有一块称为立毛肌的斜向肌肉(见图11),当遇到寒冷或恐惧时,这块肌肉会收缩,从而使毛发竖立起来;通过向上牵拉附着的皮肤,就会产生所谓的“鸡皮疙瘩”现象。这种肌肉属于无条纹的、非自主控制的肌肉,它从靠近毛球的部位延伸到表皮,位于皮脂腺下方,当其收缩时就会压迫皮脂腺。除了毛发、毛鞘以及皮脂腺和汗腺之外,表皮还会产生其他具有角质特性的结构,如角、蹄、爪和指甲;从化学和解剖学角度来看,这些结构都与豪猪的刺类似。整个表皮连同毛发一起,都被一层极其薄的膜与真皮分隔开来,这层膜被称为透明层或玻璃层。它构成了经过鞣制后的皮革上那层极薄的米黄色表面,显然其结构与其他部分的真皮不同——因为在鞣制之前如果刮掉了这层膜,下面的皮肤就会保持近乎白色,而不会着色。整个毛鞘都被一层由弹性纤维和结缔组织纤维构成的覆盖物所包裹,这些纤维带有神经和血管,也是真皮的一部分。

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图13——幼毛的生长过程。
图14——结缔组织纤维。(兰维耶尔结构。)
真皮的结构与刚才所描述的表皮截然不同,它主要由相互交织的白色纤维束构成,这类纤维属于“结缔组织”(见图14);这些纤维由极其细小的原纤维组成,它们通过一种比纤维本身更易溶解的物质粘合在一起。

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这些纤维本身并非活细胞,而是由位于其附近的细长纺锤形细胞所产生的。在皮革的中间部分,这些纤维束的交织较为松散,而靠近肉层的部分则又变得更为紧密。在羊皮中这一现象尤为明显,因为中间部分充满了脂肪细胞,结构十分松散。如果在处理皮革时操作不当,就会进一步使这一中间层变得松散,从而导致皮革的纹理与肉层分离。对羊皮进行打磨处理之前,必须先去除这一松散的脂肪层;而美国使用的牛皮制品则是通过切除这部分组织来使其表面平整,然后再进行后续处理。最外层,即表皮之下,结构极为紧密,其中的纤维束已分解为更小的纤维,这些纤维相互交织得如此紧密,以至于几乎无法分辨出来。这一层被称为乳头层,它构成了皮革中颜色较浅的那层,与其极薄的表层一起被称为皮革的“纹理”。脂肪腺就位于这一层中,而毛根和汗腺则穿过这一层进入下方的松散组织。该层之所以得名,是因为其表面布满了小突起,这些突起构成了各种皮革特有的纹理。[20](见图9和插图I。)[20]需要注意的是,制革工人使用“纹理”这个词时至少有三种不同的含义,这很容易造成混淆。那层极薄的透明层可以视为皮革的自然光泽层,因此可以这样称呼它;而乳头和毛孔的形状与排列则可称为纹理的“图案”,这样一来,“纹理”这个词就只用于指乳头层了。

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图15——结缔组织中的脂肪细胞。a,脂肪球;p,原生质;n,细胞核;m,细胞壁。(Ranvier)

研究皮革的纹理结构,尤其是毛孔的排列情况,非常重要,因为这通常是识别皮革来源的最有效方法。而在那些经过人工处理、具有虚假纹理的成品皮革上,要做到这一点往往非常困难。(图II)通过将皮革弄湿并拉伸,再使用优质的透镜或低倍显微镜,可以更便于进行观察。[21] 在显微镜下,皮革当然可以通过窗口透入的直射光,或是通过“聚光镜”聚焦后的灯光来照明。显微镜中的图像会发生反转,从而产生一种令初学者极为困惑的伪象——凸起部分看起来像凹陷,反之亦然,直到找到正确的照明方向为止。

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图版II。

各种皮革的微观结构照片(A. Seymour-Jones提供)。

1. 牛皮;2. 小牛皮;3. 东印度山羊皮;4. 猪皮;5. 东印度绵羊皮;6. 威尔士绵羊皮。

[见第52页。]

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如上所述,靠近肌肉的皮肤表层比中央部分更为坚韧,由于其中的纤维几乎与表面平行,因此该层具有类似膜的结构。皮肤通过一网状的结缔组织(脂肪垫)与动物的身体相连,这种组织中通常充满脂肪细胞,因此被称为脂肪组织。在“去肉”工序中,正是这一白色层以及部分实际肌肉组织会被去除。如果用显微镜观察少量脂肪组织,会发现它其实只是由嵌入在结缔组织中的脂肪球构成的。不过,若用猩红素或没药进行染色,就能看到每个脂肪球都位于一个细胞内,而负责分泌脂肪的带核原生质则紧贴着细胞壁(见图15)。在整个皮革中都存在大量这样的细胞,尤其是在制造皮革的过程中,除非通过“碱处理”或其他方法破坏这些细胞,否则无法将脂肪清除或洗掉。许多动物(如牛、马等)的皮肤内侧还有一层薄薄的随意肌(红色肌肉),用于通过收缩来驱赶苍蝇。在粗略的去肉过程中,这层肌肉有时会被保留下来,从而导致皮革颜色变深。即使在成品皮革中,也能通过显微镜观察到其条纹状结构(见图16)。除了结缔组织纤维外,皮肤中还含有少量细小的黄色“弹性”纤维。如果将皮革切片浸泡在等量的水、甘油和浓醋酸混合液中几分钟,然后再用显微镜观察,白色的结缔组织纤维会变得肿胀且透明,而黄色“弹性”纤维则因为几乎不受酸的影响而依然清晰可见。通过这种处理,毛囊以及汗腺和脂肪腺也能被清楚地看到。另一方面,白色的胶质纤维则最容易在浓盐溶液或硫酸铵溶液中观察到,或者通过使用番红花素等苯胺类染料进行染色来显现。切片则最适合在溶液中切割。

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为此,可采用冷冻切片机,或先在酒精中使皮革硬化后再进行处理。更多细节请参见L.I.L.B.第254页。
通常,在皮革加工过程中仅使用真皮,而为使其适合各种鞣制工艺,必须在不损伤真皮本身的情况下彻底去除毛发、羊毛以及表皮细胞;同时还需特别注意,靠近表皮的那层组织在处理过程中不得受到任何损害。所有这些方法都基于这样一个事实:由于化学性质的差异,表皮细胞——尤其是靠近真皮的那些处于生长状态的细胞,以及围绕毛根的表皮细胞——比真皮本身更容易被破坏。“去毛”过程本质上就是利用化学物质或腐蚀剂破坏这些细胞,再通过机械手段将毛发及剩余的表皮组织清除掉。在可用于此目的的各种物质中,石灰是最为方便的一种,因为它在水中的溶解度极低,因此很难配制出足以损伤皮革的溶液。而强碱则具有较高的溶解度,如果不小心使用过量,就会形成浓度过高的溶液,从而对皮革造成损害。在石灰溶液中加入少量硫化物,可因其对表皮结构的特殊溶解作用而加速去毛过程;对于碱性硫化物而言,它们与石灰反应还会产生强碱,同样有助于加速去毛。即便单独使用,强碱硫化物也能迅速破坏毛发和表皮,使其变成类似湿纸浆的物质,可从皮革上刮除,而且实际上它们对真皮并无损害。
在“发汗”处理过程中,腐蚀性微生物及其产物会分解表皮细胞,从而使毛发变得松散,进而可以通过摩擦或刮除的方式将其去除。在腐蚀过程中产生的氨也具有很强的溶解作用,其存在无疑会加速去毛及表皮破坏的过程。
若想了解某种特定皮革的结构,其实并不需要极其精密或昂贵的显微镜,只需使用一副质量良好的放大镜即可获得有用信息,例如可以用来观察不同类型的“纹理”,或是模仿某种皮革的纹理。关于显微镜的操作与选择方法,读者可参阅L.I.L.B.第234页及后续页面。

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第八章 皮肤的化学成分

目前,人们对皮肤中各种成分的化学性质了解仍然十分有限。不过,贝尔斯泰因在其著名的有机化学手册中将明胶、白蛋白和角蛋白归为“芳香族”物质,由此推断这些物质含有“苯环”。可以肯定的是,它们都属于结构极为复杂的化合物。

表皮中的结构属于角蛋白类,这类物质与凝固后的白蛋白有密切关系;而真皮中的白色纤维要么与明胶相同,要么仅在分子结构或含水量上存在差异。这种胶状组织构成了真皮的主要部分,但其中也含有作为淋巴液和血液成分的白蛋白,以及存在于血管上皮结构中的角蛋白;此外还有“黄色纤维”,这类纤维可能与角蛋白有关,但却难以被分离出来进行分析。

真皮中的白色结缔组织在用水煮沸后会转化为明胶。由于无法获得不含其他成分的原始皮纤维,而且也难以确定需要将皮纤维干燥到何种程度才能去除其中的水分,因此无法通过分析来确定其成分是否与明胶相同。不过,由于白色纤维在真皮中占比最大,且其他成分的百分比含量也与白色纤维相差不大,因此对经过严格纯化的真皮进行分析,其结果实际上与对原始纤维的分析一致。因此,以下关于皮革和明胶的分析结果具有重要的参考价值。

冯·施罗德和帕斯勒[22]所做的分析尤为重要,因为它们是基于大量独立实验得出的平均值。他们的氮含量测定是采用凯氏定氮法进行的。少量的灰分以及微量的硫元素则被忽略不计,很可能被计入通过差值法计算得到的氧含量中。

[22] Ding. Polyt. Journ., 1893, cclxxxvii. pp. 258, 283, 300.

纯化后真皮的分析结果

分析物:C、H、N、O、S

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斯托曼和朗贝因:49.9、5.8、18.0、26.0、0.3
明茨(牛皮):51.8、6.7、18.3、23.2……
冯施罗德和帕斯勒(牛、小牛、马、骆驼、猪、犀牛):50.2、6.4、17.8、25.4……
“山羊和鹿”:50.3、6.4、17.4、25.9……
“绵羊和狗”:50.2、6.5、17.0、26.3……
“猫”:51.1、6.5、17.1、25.3……

明胶的分析结果(不含灰分)。
分析元素:C、H、N、O。
冯施罗德和帕斯勒:51.2、6.5、18.1、24.2
穆尔德:50.1、6.6、18.3、25.0
弗雷米:50.0、6.5、17.5、26.0
舒岑贝格:50.0、6.7、18.3、25.0
奇滕登和索利[23]:49.4、6.8、18.0、25.1
[23] 还含有0.7%的硫。载于《生理学杂志》,第12卷,第23页。

可以看出,上述各种皮革的分析结果之间的差异较大,而其平均值与明胶分析结果的差异则相对较小;总体而言,明胶中的氮含量略高一些。明胶的分子量必定非常高[24],因此基于元素分析得出的任何经验公式都只是假设性的。布勒纳尔[25]、舒岑贝格和布尔戈瓦[26]以及霍夫迈斯特都认为明胶的化学式为C76H124N24O29,由此可得出以下百分比组成:
百分比:
C76 = 912,占49.7%
H124 = 124,占6.8%
N24 = 336,占18.3%
O29 = 464,占25.2%
总计为1836,即100.0%
[24] 帕尔在《德国化学会报告》第25卷(1892年),第1202-1236页,以及《化学学会摘要》1892年,第895-897页中,通过物理方法(冰点、沸点)计算出明胶的分子量约为900。
[25] 《化学年鉴》第26卷,第18页。
[26] 《法国科学院院刊》第82卷,第262-264页。

如果加入一个水分子,这些公式所表示的百分比组成将会发生变化,但这种变化的幅度会小于实验误差,因此这种变化很可能是水合作用所致。明胶确实同时含有羧基和氨基,因此能够与酸和碱发生反应(见第84页)。

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Reimer[27]通过用0.5%的醋酸对纯化的皮革进行多日消化处理,随后再进行中和反应,得到了他认为是未经改变的纯纤维物质。他的分析结果显示:碳含量为48.45%,氢含量为6.66%,氮含量为18.45%,氧含量为26.44%,这一数值与未经过处理的皮革的直接分析结果有很大差异。显然,这一结果的可靠性很低,因为Reimer所得到的沉淀物很可能是分解产物而已。[27] Ding. Polyt., 第255卷,第164页。

Hofmeister[28]指出,明胶在受热时会失去水分并形成一种酐类物质,他认为这种物质与胶原蛋白或皮革纤维相同。当明胶在130°C下被干燥后,它将不再能溶于水,即便在沸水中也是如此,只有通过加压加热才能使其溶解。可以肯定的是,胶原蛋白(即皮革纤维、骨胶原)的热水溶解度低于普通明胶。[28] Bied. Centr., 1880年,第772页。

就我们目前的认知而言,皮革纤维可以被视为一种结构有序且可能已经脱水的明胶。纯度较高且处于干燥状态的明胶是一种无色、透明的固体,具有角质般的硬度,密度为1.3。它在约140°C时开始融化,同时也会发生分解。明胶不溶于烃类、乙醚或强酒精中。在冷水中,它会膨胀成透明的凝胶状,能够吸收相当于其自身重量数倍的水分,但不会溶解。在热水中则可溶解,不过即使含有1%纯度较高的明胶的溶液,在冷却后也会变成半固态的凝胶。明胶凝胶的熔点会因质量或其中是否存在降解产物而有所差异,但在5-10%的浓度范围内,熔点几乎不受浓度影响。最佳品质的硬明胶10%溶液的熔点约为38°C,而质量较差的明胶则可能在15°C时就无法融化。基于这一原理,有一种有效的检测明胶凝固能力的方法:将凝胶的碎片放入连接在温度计上的小管中,然后将其置于水浴中搅拌,逐渐加热直至凝胶融化,此时记录下温度。如果将小管做成锥形,或许更容易观察到熔点。此外,也可以让凝胶在底部开口的毛细管中凝固,记录水上升到管中的时刻。加入甲醛、铬盐、氧化铝以及铁盐等物质可以提高明胶的熔点,这些物质具有鞣制作用;硫酸盐、酒石酸盐、醋酸盐以及其他一些盐类则会在一定程度上提高熔点,而碘化物、溴化物、氯化物和硝酸盐则会降低熔点。[29] 明胶溶液

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过于稀薄或温度过高时,明胶无法发生凝胶化反应,但仍然具有较高的粘度。因此,在没有其他粘性物质存在的情况下,可以通过粘度计来测定明胶的粘度——这种仪器用于测量液体流经毛细管所需的时间。[30] 对于商业应用而言,果冻的硬度往往非常重要,通常采用利波维茨法进行测定:将直径恰好为1厘米的微凸圆盘固定在漏斗底部,然后逐渐向其中加入汞,直到圆盘沉入果冻中。在进行测试之前,应让浓度为5%或10%的果冻静置数小时。[29] 参见Pascheles的《关于膨胀现象的实验》,载于《Archiv für ges. Path.》第71卷。[30] 参见Prollius在《Ding. Polyt. Journ.》第ccxlix卷第425页中的研究,他使用了浓度为1%的明胶溶液;另可参考Stützer在《Zeit. Ann. Ch.》第xxxi卷第501-15页中的研究。来自皮肤和骨骼的明胶溶液对偏振光具有强烈的左旋作用。在30°C时,其(A)D值为-130°,不过温度以及溶液的反应条件会显著影响这一数值。通过加入强酒精、硫酸铵及其他某些盐类的浓溶液,可以将明胶从水溶液中沉淀出来。许多其他胶体物质,如糊精和树胶,也具有类似性质。在不存在这些物质的情况下,可以利用酒精沉淀法对明胶、胶水、印刷辊材料以及含明胶的糖果制品进行技术分析。取25毫升浓度约为10%的明胶溶液,将其与玻璃搅拌棒一起放入已称过重的小烧杯中,再加入三倍体积的无水酒精。搅拌后,明胶会牢固地附着在搅拌棒及烧杯壁上,可用稀释酒精甚至冷水将其冲洗干净,之后再干燥并称重。纯度极高的法国明胶可生成98.6%的沉淀物,而普通的骨胶则只能生成约60%的沉淀物。无水酒精会从明胶果冻中抽出水分,从而留下角质状物质。此外,还可以通过用氯化钠使明胶溶液饱和,然后再用硫酸或盐酸稍加酸化,来使明胶完全沉淀;在酸化的盐溶液中,明胶果冻也会像在酒精中一样变硬,不过中性溶液则几乎不会产生这种效果。造成这种现象的原因很难解释,但它对羊皮的处理过程(第89页)以及白色皮革的生产过程(第186页)有着明显的影响。分解——当明胶的水溶液在加压条件下加热,或在甘油及其他能提高沸点的物质存在下加热,或者是在较低温度下缓慢加热时,它们在冷却后会逐渐失去凝胶化能力,明胶会转化为可溶于冷水的衍生物,但这些衍生物仍能被单宁沉淀下来。霍夫迈斯特[31]指出,明胶会吸收3个水分子,进而发生分解。

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半胶原蛋白可溶于酒精,不会被氯化铂溶液使沉淀;而半粘蛋白则不溶于酒精,但会被氯化铂溶液使沉淀。这两种物质都会被氯化汞使沉淀。干燥的明胶在高温下可溶于甘油,但很可能会发生类似的变化。因此,在明胶的生产过程中必须避免高温和长时间加热;而在制作由明胶和甘油混合而成的印刷辊材料时,需先将明胶用水浸胀,再与甘油一起在低温下熔化。[31] Bied. Centr., 1880, 第772页;Ch. Soc. Abs., 1881, 第294页。

在稀酸或稀碱存在的情况下,明胶也会在热的作用下转化为可溶性形式(肽类),这些肽类可能与上述物质相同。与明胶一样,它们也会被单宁和偏磷酸酸使沉淀。[32] 当明胶与苛性碱、重晶石或石灰的水溶液一起在较高温度下长时间加热时,它会逐渐分解为越来越简单的物质,最终生成氮气或氨气、水以及碳酸。在中间产物中,可能有各种氨基乙酸系列的酸,如氨基乙酸(甘氨酸、甘胶)、氨基丙酸(丙氨酸)以及氨基己酸(亮氨酸);还有氨基琥珀酸系列的酸(氨基琥珀酸即天冬氨酸)。[33] [32] Lorenz, Pflüger’s Arch., 第47卷,第189-195页;Journ. Chem. Soc., 1891, A卷,第477页。[33] 参见Schützenberger, Comptes Rend., 第112卷,第1296-1299页;Journ. Chem. Soc., 1886, A卷,第818页。

用酸处理明胶也会产生类似的效果。最初生成的产物是可溶性的肽类。Paal[34]通过在水浴中用160份水和40份浓盐酸处理100份明胶,直到产物能溶于无水酒精为止,经过纯化后得到了含有10-12%盐酸的白色吸湿性肽盐物质。[35] [34] Berichte, 第25卷,第1202-1236页;Journ. Chem. Soc., 1892, A卷,第895页。[35] 另请参阅Buchner和Curtius, Ber., 第19卷,第850-859页;Journ. Chem. Soc., 1886, A卷,第635页。

胃液和胰液消化明胶后产生的产物也是肽类,其最终成分与明胶并无显著差异,这一过程主要是水解作用的结果。[36] [36] Chittenden和Solly, Journ. Chem. Soc., 1891, A卷,第849页。

腐败过程中的早期产物也与此类似。许多细菌具有使明胶凝胶液化的能力。Brunton和McFadyen[37]指出,这并非由于细菌的直接作用,而是由于细菌分泌的一种可溶性酶,这种酶能够将明胶分解为肽类。这种酶的作用条件较为有利。

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在碱性条件下会存活,但100℃的温度会使其被破坏。[38] 随着腐烂过程的进行,由于丁酸的生成,溶液会变得极为酸性,随后还会产生氨和酰胺酸。[37] R. S. Proc., xlvi. 第542-553页。 [38] 参见第17页、171页;另见Ch. Zeit., 1895年,第1487页。

Fahrion[39]基于这样的观点:白蛋白类物质与明胶其实是具有内酯结构的缩合产物(L.I.L.B.第185页),而且它们与内酯一样,可以通过皂化反应发生解聚。他使用酒精和苏打将这些物质溶解,然后用盐酸中和溶液,通过反复蒸发去除多余的盐酸,再通过酒精处理去除氯化钠,最终得到了具有酸性反应的物质。根据这些物质的成分,他认为它们与Schützenberger所发现的蛋白质酸C8H14N2O4相同——这种物质可溶于水和酒精,不溶于乙醚和石油,无法结晶,且能形成不可结晶的盐类。Fahrion认为,Eitner将其“脱脂剂”中所含的氮元素归因于该物质;此外,这种物质的生成或许可以用于皮革及其他蛋白质类物质的分析。后来,Paal教授和Schilling博士[40]对这些物质进行了进一步研究,他们发现这些物质中含有盐酸,这也是它们具有酸性反应的原因;同时,这些物质与Paal教授之前通过盐酸消化蛋白质所得到的肽盐是相同的。而游离态的肽则具有强碱性。[39] Ch. Zeit., 1895年,第1000页。 [40] Ch. Zeit., 1895年,第1487页。

通过对明胶进行干馏,可以得到吡咯碱和吡啶碱的混合物。这种物质是通过蒸馏骨头而获得的,被称为“骨油”或“Dippel动物油”。吡咯C4H5N与间苯二酚类似,能使用盐酸处理过的冷杉木呈现紫红色(第299页)。

明胶的反应特性——明胶会被氯化汞沉淀,这一点与肽类似;但它不会被氰化铁钾沉淀,这一特性使它区别于白蛋白类物质。此外,明胶与白蛋白的不同之处还在于它不会因受热而凝固。明胶溶液能够溶解大量的磷酸钙,因此骨胶中总是含有磷酸钙。明胶及其某些分解产物会被偏磷酸沉淀。[41] 沉淀物中约含有7%的P2O5,但在洗涤过程中会逐渐失去这部分成分。各种盐类都会降低明胶在热水中的溶解度。

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尤其是明矾类的物质。铬明矾和碱性铬盐的效力尤为强大,能使胶水或明胶变得几乎不溶。加入约3%的重铬酸铵或重铬酸钾后,光线的作用会促使它们生成碱性铬盐,从而使胶水或明胶无法溶解,这一原理被应用于摄影领域以及作为防水粘合剂。除明胶之外的其他胶体也会受到类似影响。
[41] Lorenz, Pflüger’s Archiv, xlvii. 第189-195页。

所有的单宁都会使明胶沉淀,即便是在非常稀释的溶液中也是如此;每升溶液中仅含0.2克的单宁,只要加入没食子单宁酸或没食子果的浸出液,就会使溶液变得明显浑浊;不过有些其他单宁则不会产生如此明显的反应。该沉淀物在过量明胶存在的情况下仍具有相当程度的溶解性,因此在使用明胶来检测微量单宁时,必须注意只添加极少量明胶。加入少量明矾可使反应更加灵敏。至于这种沉淀物是否为某种特定的化学化合物,目前还存在争议,因为其成分会随着明胶或单宁哪一方过量的不同而变化。Böttinger[42]指出,当向过量的没食子单宁酸中加入明胶时,所得沉淀物中含有10.7%的氮,按照明胶含16.5%氮的比例计算,这意味着其中含有66%的明胶(见第57页)。将该沉淀物在130℃下用水处理后,它会分解,生成一种能够沉淀单宁的溶液,这可能表明形成了某种酸性更强的化合物。当明胶与过量的橡树皮单宁反应时,生成的沉淀物含有9.5%的氮,相当于57.5%的明胶。将该沉淀物在150℃下用水处理后,会得到三种产物:一种可溶于冷水,另一种仅可溶于热水,还有一种则不溶。在明胶溶液中加入甲醛溶液时,若溶液浓度不高且呈碱性,则在低温下不会发生任何可见反应;但加热后,明胶会因与甲醛形成化合物而变得不溶。由于生成甲酸明胶所需的甲醛量极少,因此很难确定这是否是一种真正的化合物。
[42] Liebig’s Ann. der Ch., ccxliv. 第227-32页。

Weiske[43]指出,经过仔细处理、去除了所有矿物质后的骨明胶,在没有加入微量盐类(如氯化钠)的情况下是不会被单宁沉淀的。据目前所知,骨明胶与皮肤中的明胶是相同的。
[43] Bied. Centr., 1883, 第673页。

软骨素是通过将软骨在120℃下用水消化三小时而产生的胶状物质。在大多数物理性质方面,它与明胶相同。

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含有明胶,但与明胶的不同之处在于:在水中加入醋酸、醋酸铅、明矾以及那些浓度不过高的矿物酸时,它就会从溶液中沉淀出来。软骨素还与明胶不同,因为它在与稀矿物酸一起加热一段时间后,能生成一种能够轻易还原氧化铜的物质。很有可能,软骨素其实只是不纯的明胶罢了。[44]
[44] 参见Petri的《Berichte》第xii卷第267页;Mörner的《Skand. Archiv f. Physiol.》第i卷第210-243页;《Journ. Chem. Soc.》1889年A卷第736页;《Zeit. Physiol. Chem.》1895年xx卷第357-364页;以及《Journ. Chem. Soc.》1895年A卷第254页。另可参阅Richter的《Org. Chem.》第i卷第559页。
科里因——Rollet[45]发现,当皮革及其他形式的结缔组织浸泡在石灰水或重碱水中时,其中的纤维会分裂成更细的纤丝,而随着时间的推移,这些纤丝还会进一步分解为更细的纤丝,最终形成的纤丝细到只有在高倍显微镜下才能观察到。同时,碱性溶液会溶解那些将纤维粘合在一起的物质,而通过用醋酸中和溶液,就可以让这种物质以絮状沉淀物的形式被分离出来。Rollet认为这是一种类白蛋白物质;但Reimer[46]指出,它实际上与明胶纤维有着更为密切的关系,很可能是由碱性溶液作用于明胶纤维而产生的。Reimer在实验中使用了加了石灰的小牛皮,并用蒸馏水对其进行了长时间清洗,这样所有可溶性的成分都已被彻底去除。之后,他在密闭容器中用石灰水处理这些皮革7-8天,再用稀醋酸使澄清的溶液发生沉淀。他发现同一块皮革可以反复使用而不会耗尽,这一事实有力地支持了这样的观点:这种物质只不过是皮革纤维部分分解的产物而已,实际上并不存在某种特殊的“粘合物质”,只是纤维的水合状态或物理性质存在差异,从而导致其在某些方向上更容易发生分裂。他将这种被溶解出来的物质称为“科里因”,并通过反复将其溶解在石灰水中再通过醋酸重新沉淀来对其进行提纯。该物质易溶于碱性溶液,但不溶于稀酸,不过在某些情况下它会膨胀并变得极为细小,看起来几乎就像已经溶解了一样。不过,它却极易溶于约10%的食盐溶液中,通过加入大量水或使溶液饱和即可使其沉淀。Reimer发现,10%的食盐溶液在从皮革中提取科里因方面与石灰水效果相当,加入酸后该物质会部分沉淀,而当酸化后的溶液被盐饱和时,则会完全沉淀。其他碱金属和碱土金属的盐也具有类似作用。

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同样地,雷默在用重碱水进行实验时也遭到了欺骗——因为重碱水的浓度高于石灰水,所以科林在与酸反应生成钡盐后仍保持溶解状态,必须先稀释才能得到沉淀物。无论是低温下还是与亚铁氰化钾一起加热,含微量酸性的科林溶液也不会产生沉淀物,因此它可与白蛋白类物质区分开来。在中性或碱性溶液中,使用氯化铁、氯化汞、硫酸铜或中性醋酸铅均不会产生沉淀物;但使用碱性醋酸铅、碱性硫酸铁或过量的单宁则会产生沉淀物。雷默的分析结果显示:碳含量为45.91%,氢含量为6.57%,氮含量为17.82%,氧含量为29.60%;他还给出了该物质与原始纤维之间关系的化学式,不过这一结论似乎缺乏足够的证据支持。很可能,科林只是皮革纤维或明胶的杂质降解产物而已。
[45] Sitz. Wiener Akad., xxxix. 第305页。
[46] Ding. Polyt. Journ., ccv. 第153页。

皮革中的白蛋白——新鲜的皮革中含有少量的真正意义上的白蛋白,即血液血清和淋巴液中的白蛋白。这些白蛋白不仅存在于大量的血管中,还渗透在纤维结缔组织中,为其提供养分。在制革之前,通过加石灰处理以及对皮革的处理,这些白蛋白大多会被去除。对于鞋面皮革而言,如果让白蛋白留在皮革中反而更有好处,因为它能与单宁结合,从而帮助皮革变得更为坚韧且具有更好的重量感。不过,出于后续将会解释的原因,必须彻底去除可能与白蛋白结合的石灰。在制革之前,还需将皮革中的血液彻底清除,因为血液中的色素含有铁元素,而铁元素与单宁结合后会形成难看的颜色。
白蛋白是一类结构极为相似的物质,鸡蛋清可视为其典型代表。它们还与牛奶中的酪蛋白、纤维蛋白有关联,与明胶的关系则较为间接。关于这类物质的更多信息,可参考瓦特的《化学词典》第二版中“蛋白质”一文、贝尔斯泰因的“白蛋白类”一文,以及艾伦的《商业有机分析》第四卷。白蛋白最显著的特性就是会因受热而凝固。不同种类的白蛋白凝固温度有所不同,鸡蛋清和血清白蛋白在72-73℃时就会凝固;而干燥后的白蛋白在110℃下加热一段时间后会变得不溶。微量的酸会略微降低凝固温度,而微量的碱则会提高凝固温度。

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凝固作用:氯化钠及其他一些中性盐会促进蛋白质的凝固。
在略低于形成沉淀物的温度下,白蛋白溶液会呈现乳光状。酒精和强矿物酸也能使白蛋白凝固。凝固后的白蛋白只有在强酸或强碱中,并在加热条件下才能溶解,其性质与角蛋白极为相似(见第56、68页)。白蛋白溶液对偏振光具有左旋性。
“酸性”白蛋白和“碱性”白蛋白是在低温下,用稀酸(如醋酸、盐酸)或碱作用于白蛋白溶液而形成的。这类白蛋白不会因加热而凝固,但可通过适当的中和反应使其沉淀;它们可溶于过量的酸或碱,或碱性碳酸盐中。当溶液中加入足量的氯化钠或硫酸镁时,这些白蛋白会从溶液中析出。目前尚不确定白蛋白是否会与酸或碱发生结合,很可能“酸性”白蛋白和“碱性”白蛋白其实就是消化过程中第一阶段产生的类肽物质。
在腐败过程中,或是经过更剧烈的酸碱处理后,白蛋白会像明胶一样分解,产生几乎相同的产物(见第57页);其中最重要的产物是醋酸系列的氨基酸,以及酪氨酸(对氧基-α-氨基苯基丙酸)和天冬氨酸(氨基琥珀酸)。
用酒精钠处理后,可得到与明胶类似的肽类物质。[47]
[47] Paal, Ch. Zeit., 1895, 第1487页。
将所有蛋白质,包括白蛋白、明胶和角蛋白,与稀释的硝酸(1:2比例)一起加热数天,就会生成黄色的“黄蛋白酸”沉淀物,这是一种成分不太明确的物质,可溶于氨水及强碱,且会使溶液呈现橙红色或棕红色。用米隆试剂与白蛋白、角蛋白或明胶一起加热时,会产生强烈的红色反应。该试剂的制备方法是:将2.5克汞溶解在20毫升浓硝酸中,再加入50毫升水,待其沉淀后,倒出上层清液即可。
经过用酒精煮沸并用乙醚洗涤纯化的白蛋白,若在加热条件下溶解于浓度为1.196的浓盐酸中,会呈现紫蓝色,不过这一反应的结果往往不太明确。明胶、软骨素和角蛋白则不会产生这种反应。用微量硫酸铜和过量的氢氧化钾溶液处理白蛋白时,会得到紫色溶液;而明胶和肽类则会产生粉色溶液(即双缩脲反应)。

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将蛋白质溶解在冰醋酸中,再加入浓硫酸处理,就会得到呈紫色且具有微弱荧光性的溶液。如果用糖溶液代替醋酸,也会出现类似的反应。用醋酸将蛋白质溶液调至强酸性后,它会被氰化铁钾、硫酸钠、醋酸铅、氯化汞、单宁以及苦味酸和钨酸等物质沉淀出来。卵白中的蛋白质存在于膜状结构中,通过用水搅拌可将这些膜破坏,随后再通过过滤将其分离出来。新鲜的卵白呈微碱性,且具有左旋性。根据莱曼的研究,卵白中87%为水,13%为固体物质,而这类固体几乎全部由卵白组成。当温度升至60℃时,卵白会凝固并变得不溶于水。卵黄中的蛋白质(即卵黄中的白蛋白或球蛋白)不溶于水,通过用大量乙醚提取未干燥的卵黄后,可得到白色颗粒状残留物。这种蛋白质与肌肉中的主要球蛋白——肌球蛋白极为相似,但不同之处在于它能溶解在饱和食盐溶液中。在非常稀释的盐水中,卵黄中的蛋白质在70-75℃时会凝固。[48]球蛋白是一种可溶解在稀盐溶液中的白蛋白,但不溶于水。通过添加盐、硼砂或甲醛来保存的蛋黄,被用于“鞣制”皮革的过程中作为处理剂(详见第191页)。关于此类蛋黄的分析方法,可参考L.I.L.B.第159页。对于皮革加工者而言,蛋黄中最重要的成分是卵油,其含量约为30%。牛奶中的主要蛋白质——酪蛋白,也可与卵白一同提及,因为它们之间存在密切关系。虽然酪蛋白与动物皮毛并无关联,但它仍被用作皮革的“调味剂”或上光剂,效果相当不错。目前,它主要是黄油生产过程中的副产品。酪蛋白与卵白的不同之处在于:它几乎不会因煮沸而凝固,但在加入盐酸、醋酸、丁酸等酸类物质或凝乳酶的作用下,会立即形成凝乳状碎片。这种凝乳很容易溶解在少量稀碱、石灰水以及碳酸钠、硼砂等碱性盐类中。如果使用的碱量不足,该化合物对酚酞仍呈酸性反应,且与原始牛奶一样,会在凝乳酶和稀酸的作用下发生凝固。酪蛋白还可以通过用稀矿物酸或有机酸进行消化来溶解。

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毛发、表皮和腺体——这些结构都源自上皮层,因此其化学成分存在诸多相似之处。化学家们将它们统称为“角蛋白”或角质组织,对其进行的元素分析表明,从基本组成来看,它们与白蛋白极为相似。不过显然,角质组织是一类物质,而非单一化合物。

将角蛋白长时间浸泡在水中后,它就会逐渐软化;在160℃的帕平消化器中持续加热时,它会释放出硫化氢,同时溶解成一种冷却后不会凝固的浑浊溶液。角蛋白可被强碱溶解;表皮以及较软的角质组织很容易被破坏,而毛发和角则需要强酸及高温才能完全溶解。碱土金属也具有与稀碱类似的溶解作用:石灰能轻易破坏表皮并使毛发软化,但难以彻底破坏毛发本身。另一方面,碱性硫化物似乎能以与软组织相同的效率破坏硬组织——毛发常常会被完全分解,而表皮则几乎保持完整;正因如此,它们可用于通过破坏毛发来实现脱毛。角蛋白与硝酸反应会呈现黄蛋白反应,与米隆试剂反应则会呈现红色;此外,它们还能像白蛋白一样,被亚铁氰化钾从硫酸溶液中沉淀出来。通过与钾盐结合或与稀硫酸长时间加热,角蛋白会被分解,生成亮氨酸、酪氨酸、氨等物质。普茨博士利用将角蛋白的碱性溶液加入酸后产生的沉淀物,再与油和硫酸钡混合,作为皮革的填充材料,其作用方式与制作小牛皮时所用的蛋黄和面粉类似。艾特纳也曾尝试将其用于树皮鞣制的皮革,但效果不佳。普茨还提出,可以先将角蛋白溶液注入皮革的毛孔中,然后再使其沉淀。

弹性纤维——皮革中的弹性纤维或黄色纤维具有极高的稳定性。即使经过长时间加热,它们也不会完全溶解,醋酸和强碱的热水也很难对其造成破坏。它们似乎不会与单宁发生反应,在鞣制过程中几乎不会发生变化。在皮革中,这类纤维的含量不到1%。

分析方法——用于区分皮革主要成分的反应总结如下表所示:

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试剂:明胶、白蛋白、角蛋白。
在冷水中:仅膨胀,可溶,不溶。
在水中加热:可溶,在72℃时凝固,仅在75℃以下可溶;超过100℃则不再溶解。
在醋酸和亚铁氰化钾水溶液中:无沉淀,有沉淀,有沉淀。
用米隆试剂处理:无反应,呈红色,呈红色。
在热浓盐酸中:无颜色变化,呈紫蓝色,无颜色变化。

目前还没有简单的方法能够定量分离皮肤中的各种成分。因此,通常的做法是测定样品中氮的含量。由于构成真正皮肤主体的胶质纤维含有17.8%的氮,所以人们便以这一数值作为估算皮肤含量的依据(见第57页)。
测定氮含量最简便的方法是凯氏定氮法,具体操作如下:取一定重量的样品——其中含有约0.1克氮(相当于0.5克皮肤或相应量的液体),将其放入容量为500-700立方厘米的耶拿玻璃烧瓶中,再加入15立方厘米的浓硫酸。然后将烧瓶内的混合物置于小型本生灯上煮沸15分钟或更长时间,直至所有水分蒸发且样品完全分解;之后让其冷却至100℃以下。接着加入10克干燥的过硫酸钾粉末,继续煮沸直至液体变为无色。整个煮沸过程应在通风良好的环境中或户外进行。在样品开始炭化之前,最好在烧瓶口放置一个小漏斗,以避免硫酸挥发流失。

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图18——凯氏定氮装置。
让无色液体完全冷却,然后如图18所示,在烧瓶上装上带刻度的漏斗和导管。该导管的直径不得小于4毫米,其末端在烧瓶内的部分应呈斜切状,以便液体滴回烧瓶中。导管向上倾斜延伸12至15英寸的高度,随后如图所示弯曲,并通过橡胶管与100毫升的移液管或类似形状的导管相连;该导管的另一端则浸在另一个烧瓶中恰好50毫升“标准”盐酸液面之下。在装有处理过样品的烧瓶中加入约50毫升蒸馏水,之后再通过配套的带刻度漏斗,将50克氢氧化钠溶解在100毫升水中所形成的溶液缓慢而小心地倒入该烧瓶中。接着将烧瓶中的内容物煮沸约半小时,同时通过将接收烧瓶浸入冷水中来保持其中标准酸液的低温。最后用试剂对第二个烧瓶中的液体进行滴定。

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使用普通碳酸钠,以甲基橙作为指示剂。所用的酸的体积为50毫升,中和该酸所需的普通碳酸钠的体积与50毫升之间的差值,乘以0.014后,即可得到用于检测的样品中所含氮元素的重量(单位:克);若乘以0.0786,则可得到相同质量样品中皮革纤维的重量。有些化学家在将样品与浓硫酸一起加热之前会加入硫酸铜或一滴汞,但这类物质的加入只会给实验带来复杂性,对于胶状物质而言也无法获得更准确的结果。所使用的酸和碱必须不含氨,还应用不含氮的纯糖进行空白实验,必要时根据其中所含的氨量进行修正。[51]
[49] 玻璃管的末端应紧密相连,这样就能尽可能减少橡胶部分接触氨气的机会。
[50] 在这个阶段,“气泡产生”的现象往往很麻烦,可以通过让蒸汽或无氨空气从带有毛细管开口的管子进入沸腾的液体中来避免这一现象;纯锌片、铂片或破碎的烟斗则效果较差。为防止氨气泄漏,还可以在吸收瓶上固定一根装有玻璃碎片的微型吸收管。标准酸液会通过这根管子流入吸收瓶,从而润湿那些玻璃碎片,最后在滴定前再将酸液冲回吸收瓶中。[51] 参见Procter和Turnbull在《Jour. Soc. Chem. Ind.》1900年刊上的文章,第130页;另可参考Nihoul在《Composition des Cuirs Belges》一书中的内容,第14页(1901年9月,列日皮革交易所),他建议在氧化过程中使用高锰酸钾;还有Law在《Jour. Soc. Ch. Ind.》1902年刊上的文章,第847页。
不必像文中所述那样使用10克过硫酸钾,也可以使用10克普通的硫酸钾,然后在操作接近尾声时再少量添加过硫酸钾,直到溶液完全无色为止。

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第九章 皮革纤维的物理化学性质

将生皮转化为皮革的过程中所发生的各种变化,以及在湿加工和鞣制各阶段中皮革出现膨胀或收缩现象的原因,都是我们亟需解决的难题。若不考虑那些属于物理化学领域最新研究成果的事实,就难以给出合理的解释,而目前我们对这些事实的了解也还远不完整。通过研究皮革的结构,我们得知:在自然状态下,皮革由柔软、含水量高且易腐烂的胶状纤维构成。当这些纤维被干燥后,它们会收缩并相互粘连,形成一种坚硬且几乎均匀的物质,其质地类似胶水或明胶。经过鞣制处理后,虽然纤维的形态没有改变,但其性质却发生了变化——它们不再那么容易吸收水分,干燥时也不会相互粘连,而是保持分离状态,能够独立移动。因此,皮革具有多孔性、柔韧性,且由于光线在纤维表面发生散射而呈现不透明状,尽管单个纤维本身是半透明的。同时,化学变化也使得这些纤维无法再发生普通的腐烂过程。因此,在将生皮转化为皮革的过程中,首要任务就是在不让纤维粘连的情况下将其干燥。在最原始的皮革加工方法中,人们会在皮革缓慢干燥的过程中,通过机械方式将脂肪物质掺入其中,从而覆盖并隔离那些因揉搓和拉伸而变得松散的纤维;与此同时,脂肪还会形成一层防水涂层,防止纤维再次吸收导致腐烂所需的水分。通过使纤维本身发生化学变化,使其无法溶于水,从而避免纤维之间的粘连,也能达到类似的效果。甚至只需用强酒精替代纤维间的水分,就能制成某种皮革——因为酒精中的纤维无法溶解,且能吸收并带走纤维中的水分,使纤维收缩硬化,同时防止它们相互粘连。最早明确阐述皮革生产中这些基本原理的人,是已故的克纳普教授,他在1858年发表了一篇题为《制革与皮革的本质》的短文,该文堪称……

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一种既具有清晰解释又包含实际实验的模型。不过,克纳普主要探讨的是将纤维转化为皮革所必需的纤维状态变化,而非这些变化的物理成因;而在我们能够解释这些变化是如何产生的之前,我们必须先了解一些关于溶液的事实与理论,而这些知识自他撰写著作以来已经变得更加清晰了。

所有物质的粒子(分子)都受到类似引力作用的吸引力而聚集在一起,这种引力与维持太阳系运转的引力性质相似,也是重量产生的原因。实际上,这两种力很可能是相同的。与引力一样,当相互吸引的物体之间的距离减小时,这种分子间的吸引力会迅速增强;因此在固体和液体中,由于分子彼此靠近,这种吸引力极为强大,而在气体和蒸汽中则几乎无法察觉。这些吸引力会受到热运动的抵消,热运动在分子物理学中的作用就如同行星运动在太阳系中的作用一样。在固体中,吸引力使分子牢牢固定在特定位置上,热运动仅限于围绕固定点进行的微小振动,其效果体现在温度升高导致的膨胀现象上。如果温度上升,大多数物质会变成液体,在这种状态下,粒子可以相互滚动,但仍然受到彼此间引力的束缚,就像太阳将地球束缚在轨道上、防止其飞入太空一样。如果温度继续上升,分子的运动范围会变大,液体也会膨胀,最终分子会以切线方向脱离液体的引力范围,只有在与固体或其他飞行的分子碰撞后才会改变运动轨迹并反弹回来。这就是气态或蒸汽的状态。

分子通常由原子团组成。例如,在水蒸气中,每个分子包含一个氧原子和两个氢原子,只有在极高的温度下,这种内部结构才会被打破。显然,分子团越复杂、质量越大,就越容易被外部因素分解为更简单的结构,有些分子则可能存在于液体或固体中,它们在达到气态之前就已经发生了分解。对于这类物质,化学家认为“它们无法在不发生分解的情况下挥发”。在极少数情况下,气态分子才由单个原子构成;即便是最纯净的气体,如氢气、氧气和氮气,也由不会在任何已知温度下被分解的原子对组成。气体的压力及其膨胀趋势,其实只是由其运动中的分子所带来的冲击力所决定的。值得注意的是,在相同的温度和压力下,所有气体的体积都是相等的。

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在分子数量相同的情况下,质量较小的分子会通过更高的速度来弥补其重量上的不足。在冰点时,氧分子(O2)的平均速度为461米/秒,这一速度与步枪子弹的速度相当。不过,不能认为在任何固体、液体或气体中,所有分子在任何温度下都以相同的速度运动;实际上,每个分子的速度都会随时变化,从静止状态到极高的速度都有可能,而物质的温度仅代表这些分子速度的平均值。因此,在所有的液体中,甚至固体中,无论在何种温度下,总有一部分分子的速率足以使其脱离表面并以蒸汽的形式存在,而另一部分分子则会回落并被保留下来。所以,每种液体,从理论上讲每种固体,都具有“蒸气压”,这种蒸气压会随着温度的升高而上升,且仅由温度决定。当液体的沸点与大气压相等时,约为15磅/平方英寸,此时液体内部便能形成气泡。如果将少量液体封在烧瓶中,烧瓶内就会充满该液体的蒸汽;只要还有液体存在,蒸汽的压力就只取决于温度,而与液体或蒸汽的量无关。此外,这一压力也不会受到烧瓶中其他蒸汽或气体的影响,因为总压力是由所有存在的气体和蒸汽的“分压”之和构成的。[52] [52] 参见第421页。

气体和蒸汽的行为已被较为详细地描述过,因为它们与溶液中的物质具有极为相似的特性。液体分子之间通过强大的吸引力结合在一起,这种吸引力在分子间的短距离范围内极为显著,其强度在大多数情况下可达每平方厘米数吨,但作用范围却非常有限。在液体内部,分子一侧的吸引力自然会与另一侧的吸引力相互平衡,因此分子可以毫无阻碍地在液体中移动;而在液面处,表层分子间的吸引力中有一小部分无法得到平衡,这部分力便形成了一种将液体紧紧束缚在一起的“弹性膜”,这就是所谓的“表面张力”。常见的例子包括:支撑着滴在管子末端的液滴的力、略带油性的针能够浮在水面上而不下沉的现象,以及某些苍蝇能够在水面上行走,仿佛水面上覆盖着一层橡胶一样。许多液体可以以任意比例相互混合或溶解,例如水和酒精——酒精对水分子的吸引力同样大甚至更大。

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与酒精与酒精、水与水之间的混合情况相比,其他情况下,如水与油或水与石油精,几乎不会发生混合,因为它们之间的相互吸引力很小;在接触点处,每种物质仍保持着相当大的表面张力,不过这一数值会低于其自由表面的表面张力,因为每种物质都会对另一种物质产生吸引力。还有许多介于两者之间的情况,比如水与氯仿、石炭酸或乙醚的混合——在这种情形下,每种溶剂都能溶解另一部分物质,但两种溶液并不会混合,而是形成各自的层。在这种情况下,系统会达到平衡状态,此时两种液体都有相同的趋势,即从一层进入另一层,或从另一层离开。这一现象与之前关于蒸汽压的描述极为相似;这种进入溶液的趋势被称为溶解压。值得注意的是,当达到平衡状态时,两种溶液中各组分的溶解压以及蒸汽压都是相等的。与蒸汽压类似,溶解压通常也会随着温度的升高而上升,因为更多的组分会从一种物质转移到另一种物质中,直到最终两层的成分完全相同,表面张力消失,实现完全混合。对于苯酚(石炭酸)和水而言,这一过程大约在70℃时发生。

关于液体之间相互溶解的诸多规律,同样也适用于固体的溶解,不过固体可以分为两类截然不同的类型:胶体与晶体态物质(不过这两类之间也存在一定的过渡性)。胶体或黏性物质大多可以与能溶解它们的液体以任意比例混合,且不存在固定的饱和点。不过也有一些胶体会形成类似半互溶液体的结构:它们具有相互溶解性,一部分固体溶解在液体中,而剩余的液体则溶解在固体中,使固体体积增大,但仍保持固态特性。随着温度的升高,这种相互溶解性通常会增强,直到某个临界点时,这种凝胶状物质会融化,从而实现完全溶解,这与半互溶液体的情况类似。这些现象在皮革加工理论中具有重要意义,不过关于它们的进一步探讨需等到先介绍完晶体态物质之后再进行。晶体态物质的特征是具有规则的晶体结构,这意味着其分子间的吸引力作用方向是确定的,因此它们倾向于以特定的几何结构相互结合。它们不会溶解任何溶剂,但会被溶剂溶解,直到达到平衡状态——此时,更多固体颗粒进入溶剂的趋势,与那些已经溶解并试图附着在剩余固体上的颗粒的趋势达到平衡,进而实现“结晶”。

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“析出。”这样的溶液对于固体残渣而言已是饱和状态,但如果没有固体晶体存在,这一概念就毫无意义。而当某种物质存在多种结晶形态时,该溶液可能对其中一种形态达到饱和状态,而对另一种则处于未饱和或过饱和状态。在“过饱和”溶液中,只要加入适当形态的“晶种”,结晶就会立即开始。如果将某种晶态物质,比如硫酸铜,放入溶剂中(例如水),溶解的盐分会逐渐扩散到整个溶剂中;不过在液体中没有流动的情况下,这种扩散速度极为缓慢,甚至需要数年时间才能扩散几英尺深。在许多情况下,盐分在水中以及水凝胶中的扩散速度是相同的。而胶体物质则几乎不具备扩散能力,大多无法穿过水凝胶。这就是为什么用矿物盐进行鞣制比用具有胶体性质的植物单宁更快——因为植物单宁在皮革的胶质纤维中扩散的速度极慢。并非所有溶解的晶态物质都能同样容易地穿过胶质膜,有一些物质,通常是胶质沉淀物,虽然允许水自由通过,但却阻止溶解的盐分扩散。这类沉淀物形成的薄层就被称为“半透膜”。有了这样的膜,我们就可以直接测量物质的扩散趋势,也就是通常所说的溶解物质的“渗透压”[53]。例如,可以将多孔的陶制电池浸入硫酸铜溶液中,然后再注入亚铁氰化钾溶液。这样,电池的孔隙就会被亚铁氰化铜的胶质沉淀物填满,这种沉淀物允许水通过,但无法让大多数溶解物质透过。如果再在电池中注入某种晶态物质的稀溶液,比如糖,然后用带垂直管的穿孔软木塞封住顶部,再将电池放入水中,水就会进入电池,而稀溶液则会在管中上升至比外部水面高很多的位置。如果用汞压力计代替垂直管,就可以精确测量电池内的压力,也就是溶解物质的渗透压。乍看之下,水似乎要逆着巨大的压力流入溶液中,这似乎很矛盾,但实际上解释很简单。前面已经提到过,由于分子间的吸引力,液体内部会产生巨大的压力。在溶液中,这部分压力由溶解的物质承担,因此水会从外部流入,直到产生一定的内部机械压力为止。

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其数值等于溶解物质的渗透压。前面已经提到,溶液现象与蒸气压现象之间存在相似性,而且这种相似性是定量上的——因为测量得到的渗透压数值恰好等于该溶解物质在相同温度下以蒸汽状态存在且占据与溶液相同体积时所产生的渗透压。实际上,它的作用就如同蒸汽的“分压”一样。还有几种间接方法可以测定溶解物质的渗透压,例如通过比较溶液的冰点降低值或沸点升高值与纯溶剂的相应数值,这些方法都能验证直接测量结果,并表明在相同温度和相同体积下,无论分子性质如何,相同数量的分子都会产生相同的渗透压;反之,在相同的渗透压和温度下,相同体积的任何溶液中都含有相同数量的分子。利用这些事实来确定分子量是显而易见的。[53] 溶液压力与渗透压其实只是同一种力的不同名称:前者用来表示固体溶解的趋势,后者则表示由溶解物质产生的、试图阻止进一步溶解的压力。因此,在与固体处于平衡状态的饱和溶液中,这两种压力始终相等,但作用方向相反。不过,在盐类、酸类、碱类以及一般的电解质溶液中,会观察到一种看似违背这一规律的现象:例如,稀盐酸溶液的渗透压几乎是其所含NaCl分子数量所对应渗透压的两倍;实际上,它表现得就好像是由单独存在的Na和Cl组成的溶液一样。这样的溶液能够很容易地传导电流,同时氯离子会被带到正极,钠离子则被带到负极,在那里它们会分别形成Na2和Cl2(钠会分解溶液中的水并生成NaOH)。实际上,现代电解理论认为,这些已分离的原子并非由电力使它们分开的,而是原本就以分离状态存在于电解质溶液中,只不过充当电力的载体而已;电力所做的功并不是破坏盐分子,而是为这些已分离的原子提供新的电荷,使其能够重新结合成新的分子并从电解质中逸出。复杂盐类并不总是会分解成单个原子,比如硫酸钙会分解成Ca和SO4,硫酸氢盐(即硫酸)则会分解成2H和SO4,以此类推。这些已分离的原子和原子团被称为“离子”,它们可以是单价离子、二价离子等等;二价离子所携带的电荷量是一价离子的两倍。

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单价离子。在不探讨电的本质的前提下,最简单的理解方式是认为未溶解的盐分子由带正电荷的离子(“阳离子”,如钠)和带负电荷的离子(“阴离子”,如氯)组成,正是由于这些电荷之间的相互吸引,它们才能结合在一起。在溶液中,这些吸引力会被其他离子的吸引力所抵消,因此这些离子能够在液体中自由移动;但若要以游离元素的形式存在并逸出,比如形成Na2和Cl2,那么一对阳离子必须移向负极并释放一个正电荷,同时一对阴离子则必须移向正极并获得一个正电荷。这样一来,钠以及所有其他阳离子都会聚集在负极,而氯以及所有其他阴离子则聚集在正极。

从以上所述可以看出,游离离子只能存在于溶液中,既不能蒸发,也不能以固体形式分离;但在溶液中,它们表现得与其他溶解分子类似,能够各自产生渗透压,且这种渗透压与其它离子或溶解的盐无关,不过有一个限制:溶液中正负离子的数量必须始终相等。当溶液被稀释时,会有更多离子释放出来;而当溶液被浓缩时,更多的离子会重新结合形成未分解的盐。通过一个例子可以更清楚地说明这一点:在含有固体食盐的氯化钠饱和溶液中,溶解的盐处于结晶盐的溶解压力状态,而钠离子和氯离子则处于该饱和盐溶液的解离压力状态,二者彼此之间不会产生影响。如果我们加入盐酸,它不会直接影响盐的溶解度,但由于HCl会分解为氢离子和氯离子,这会增加氯离子的浓度,从而迫使盐重新结合,直到氯离子的浓度恢复到正常水平。这样一来,未分解的盐溶液的浓度就会增加,盐就会析出或结晶,直到溶液不再对盐晶体处于过饱和状态。

大多数化学反应,尤其是酸与碱之间的反应,实际上都是离子间的反应。因此,在稀溶液中,NaOH会主要分解为钠离子和氢氧根离子,而HCl也会同样分解为氢离子和氯离子。另一方面,水则几乎不会发生电离。所以当它们混合时,氢离子和氢氧根离子会结合生成水,并释放热量;而只要仍处于稀溶液中,钠离子和氯离子之间就不会发生真正的结合反应。正因如此,所有强酸和强碱的中和热都是相同的,这与它们的性质无关,因为强酸、强碱和盐几乎都能完全电离。酸或碱的反应速率,也就是我们所说的“强度”或“反应活性”,取决于溶液中游离离子的数量;非常弱的酸和碱的电离程度很低,尽管它们的

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在稀溶液中,盐类几乎会完全电离。这一现象有助于解释一个具有重大实际意义的现象:强酸盐酸在溶液中几乎会完全电离;而弱酸醋酸则几乎不电离;不过作为盐类的醋酸钠和氯化钠却都会几乎完全电离。如果我们将盐酸加入醋酸钠溶液中,溶液中就会存在钠离子、醋酸根离子、氯离子以及氢离子。由于醋酸根离子和氢离子的浓度高于醋酸的解离浓度,它们会结合形成醋酸,直到两种离子的浓度相等为止。此时溶液中将含有少量已电离的游离醋酸、氯化钠中的钠离子和氯离子,以及剩余的醋酸钠中的钠离子和醋酸根离子。如果加入的盐酸刚好足以与所有的钠离子结合,那么系统中就会存在大量已电离的氯化钠和少量醋酸钠,同时还有大量的游离醋酸以及少量的盐酸。这样一来,这种“强酸”就取代了弱酸。

再举个例子,如果我们把醋酸钠加入醋酸溶液中,由于醋酸的电离浓度远低于醋酸钠,且两者都含有醋酸根离子,因此醋酸的电离程度会降低,从而有更多的未电离醋酸生成,直到其浓度使得两种离子的浓度相等为止。游离醋酸的总量不会改变,但其中电离的比例会减少,此时它表现得就像一种弱酸。化学家们常常利用中性盐来降低弱酸的活性。在皮革加工过程中,就有这样的应用:在铬鞣工艺中使用过量的重铬酸钾与铬酸,利用中性盐来缓和鞣液的作用,以及在“腌制”过程中使用盐类。

现在,让我们尝试将这些原理应用到皮革加工的物理过程当中,首先考虑那些不存在电解离现象的最简单情况。我们可以把湿皮革看作是由大量明胶纤维构成的,而这些纤维之间的空隙则被水填充着。实际上,为了简化实验,我们也可以用膨胀后的明胶片来代替皮革,这样可以避免因纤维间残留的水分或溶液所带来的复杂性。

如果将一片干燥的明胶放入水中,它会膨胀,吸收相当于其自身重量七八倍的水分,但并不会明显溶解。当水分子对明胶的吸引力等于明胶自身的内聚力以及水分子之间的相互吸引力之和时,系统就达到了平衡状态。如果明胶的内聚力增强,它就会收缩并排出部分水分。

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水的作用会导致明胶的凝聚力进一步增强,同时也会增加明胶对所含水分子的吸引力。显然,这两种作用方向是相反的。因此,这种平衡状态极为不稳定,微小的变化就可能导致膨胀程度的巨大变化,事实也确实如此。如果我们提高温度,明胶的凝聚力就会下降,直到某一点上其凝聚力小于其对水的吸引力,此时果冻就会立刻失去固态结构并溶解。

胶体(包括明胶)吸收水分时,被吸收的水分会发生体积收缩,并释放出热量。正如Koerner[54]所指出的,温度上升会抵消这一过程,从而使膨胀现象减弱。而溶液在吸收水分时会吸收热量,因此温度上升有利于溶液的膨胀。

[54] 《制革科学基础研究》,弗赖贝格,1899年。

如果将膨胀的果冻放入酒精中,它就会与水分离并收缩。明胶与酒精互不相溶,水对酒精的吸引力以及明胶自身的内聚力,都大于明胶对水的吸引力;由于酒精无法进入明胶内部,水就会流失,从而导致果冻收缩。酒精的浓度越高,果冻的脱水程度就越严重,在高浓度酒精中,果冻甚至会变得非常坚硬。如果我们用现代化学家更熟悉的语言来表达这些现象,尽管这种表达可能对非化学领域的读者来说不够直观,那么可以说:酒精在明胶外部产生渗透压,而在明胶内部则几乎没有或完全没有渗透压,因此水会被挤压出去。另一种说法是:水会不断从果冻中流出,直到果冻与酒精中的渗透压相等为止。果冻实际上是一种水在明胶中的“固溶体”,而在溶液中,我们可以将这两种成分中的任意一种视为溶剂。类似的情况也可以在第三种物质分配到两种不相溶的溶剂中的过程中看到(见第76页),比如酒精在水和乙醚之间的分配。水向酒精中渗透的渗透压可以通过一个非常简单的方法来验证,即利用果冻膜允许水通过但不允许酒精通过这一特性。如果按照第78页描述的实验方法,将酒精放入事先用明胶溶液处理过的容器中,再将该容器置于水中,水就会进入容器,而酒精溶液则会在垂直管中上升很多距离。明胶在酒精中的不溶性可以被用来估算其浓度——如果在含有明胶的溶液中加入三倍于该溶液体积的纯酒精,那么明胶就会……

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这些物质会以固体块的形式附着在搅拌棒上或烧杯壁上,可用更多酒精将其清洗掉。该方法适用于明胶糖锭、“果冻方块”、滚压成型的材料以及类似物质的分析;也可用于测定胶水中未被改变的纯明胶以及市售明胶的含量(见第60页)。不过,许多其他胶体也能被酒精沉淀。

如果在Knapp的实验中那样用酒精处理皮革(见第74页),其作用原理与明胶-果冻的情况完全相同。水分首先从纤维间的空隙中被抽出,然后从纤维本身被抽出,这样皮革就会变干,纤维也会彼此分离且不再粘连,实际上就变成了某种皮革;不过将其浸入水中后又会恢复成原始状态。

糖类、甘油等物质的溶液的作用原理与酒精类似,但更为复杂,因为这类物质通常不仅可溶于水,还可溶于明胶或皮革纤维,因此其作用难以预测,不过通常会导致收缩而非膨胀。总体而言,平衡状态是水与糖对明胶的吸引力,与它们在溶液外部之间的相互吸引力以及明胶本身的黏聚力之间的平衡;这一平衡不仅取决于物质的性质,还取决于温度和浓度。

酸、碱和盐对明胶纤维的作用则更为复杂,因为除了电离作用外,很可能还会发生真正的化学结合反应。明胶的化学结构目前仍不太明确,但已知其分子中含有能够与酸结合的氨基团,以及能够与碱结合的羧基(见第58页)。因此,皮革纤维会极其强烈地吸收酸和碱,以至于10当量浓度的硫酸也能被皮革完全吸收,仅留下水,而用石蕊试纸无法检测到任何酸性残留。碱也会以类似方式被吸收,在这两种情况下,明胶或明胶纤维的吸水能力都会大大增强,从而出现膨胀现象。常见的例子就是皮革在酸或石灰作用下膨胀,而在这两种情况下,仅靠用水冲洗都无法在合理时间内去除所添加的物质。因此,要使皮革脱离石灰或酸的影响,就需要用酸来中和碱(见第153页),或者用白垩或碱来中和酸(见第91页)。目前还无法准确确定明胶或皮革纤维能与多少量的酸或碱发生反应,因为还有机械性吸收的酸或碱溶液体积这一因素使得问题更加复杂。

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该化合物在用水洗涤时容易发生部分分解。作者的实验表明,1克风干明胶置于极稀的盐酸溶液中时,会与约0.025克盐酸发生反应;此时该化合物仍能保持凝胶状态,并可吸收40至45克的水分。无论是酸还是碱,其在稀释溶液中的膨胀效果最为显著;而对于强酸而言,达到平衡状态时外部溶液必须接近中性,因为酸的浓度越高,所能吸收的水分就越少。强碱也是如此。因此,在需要实现膨胀效果的情况下,使用过强的溶液反而会破坏这一效果,酸或碱的用量应严格根据明胶的重量来调整,而非溶液的体积。至于酸性和碱性溶液对明胶作用机制的物理解释,目前所能说的都还属于推测性质,而非真正的科学结论。此外,虽然明胶与酸(或碱)之间确实会发生化学结合,但这似乎是最有可能的解释,不过不同酸并不总是以与其当量相对应的比例发生结合,不过一旦有了更精确的方法来判断究竟有多少酸真正发生了结合,又有多少只是被机械性地吸收了,那么这些差异可能就只是表面现象而已。暂且不谈膨胀问题,还需要简要说明一下这类酸(及碱)明胶化合物的另一个特性,了解这一特性对于理解膨胀过程至关重要。如果将酸明胶悬浮在纯水中,其中一部分会分解为中性明胶和游离酸,而游离酸则会扩散到水中。因此,酸明胶只有在存在一定量的游离酸的情况下才能存在。这种被水分解的现象是所有盐类共有的特性,也是离子化现象的必然结果;不过只有当各组分之间的结合力较弱时,这一现象才会变得明显。水本身几乎不会电离成氢离子和氢氧根离子。如果我们设想有一种盐溶解在水中,比如NaCl,它几乎会完全电离成钠离子和氯离子,那么可以推断出必然会有一定比例的氢氧化钠和盐酸生成。在NaCl的情况下,这一量其实可以忽略不计,因为氢氧化钠和盐酸本身也几乎完全电离了。但如果酸或碱的结合力较弱(即电离程度较低),那么这种结合过程就会持续进行,直到酸或碱溶液的浓度足够高,其电离产生的压力与盐的电离压力相当。此时,该酸或碱已不再处于电离状态,因此……

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这些物质会通过挥发或扩散从溶液中去除。例如,如果将氯化铁溶液置于羊皮纸制成的托盘中,由于氯化铁很难透过这种纸膜扩散,而该托盘又漂浮在需要经常更换的水面上,那么已解离的酸就会透过膜进入水中,最终所有的酸都会被去除,托盘中仅剩下氢氧化铁的胶体溶液。在许多制革过程中,皮革中的胶质纤维起着与羊皮纸膜类似的作用,这类作用对制革现象有着重要影响。[55]因此,当皮革被酸浸胀时,酸与皮革中的纤维会发生一定程度的解离;如果将皮革浸泡在不断更换的水中,酸就会渗入皮革中,最终也会被慢慢去除。在用碳酸钙去除皮革或镀铬皮革上的酸的过程中,也会出现类似的效果。碳酸钙不溶于水,因此无法渗透进皮革中,但它能立即与渗出的酸结合,从而使酸-胶质复合物迅速分解,因为只有在与自由酸浓度相当、具有足够电离压的溶液中,这种复合物才能保持稳定。碱-胶质复合物和石灰-胶质复合物也是如此。[55]在矿物制革过程中,铬盐、铝盐和铁盐很可能也是以这种方式被分解的,从而以不溶性碱性盐的形式固定在皮革中。参见第186页和第215页。如果我们以作者及其他人经过仔细研究的一个具体案例来说明上述原理,会更容易理解:那就是盐酸溶液对明胶的作用。如果将一定重量的明胶放入极稀的盐酸溶液中,它会比在水中膨胀得更多,当外部溶液的浓度为每升0.1至0.2克HCl时,明胶的膨胀程度达到最大值。此时,每克风干明胶对应的凝胶体积约为45立方厘米,而凝胶中的HCl浓度则约为每升0.75克,至少是外部溶液浓度的五倍。随着外部溶液浓度的增加,凝胶中的浓度也会上升,但上升幅度要小得多,同时凝胶的体积也会减小;当外部溶液的浓度为每升5克HCl时,凝胶的体积仅为约18.5立方厘米,其浓度则略高于每升6克。这些现象无法用简单的盐酸在凝胶中溶解的理论来解释,因为按照此类溶液的规律,除非发生化学变化,否则各部分的浓度应保持恒定比例。这些现象或许可以通过吸附作用来解释。

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虽然存在吸引力,但由于明胶同时含有能够与酸结合的氨基以及能够与碱结合的羧基,因此更有可能发生真正的化学结合,而酸的固定量出现的不规律现象则可能是由于该化合物发生了部分水解所致。[56] 参见Walker和Appleyard关于“丝绸对酸的吸收”这一主题的研究,载于《化学学会会刊》1896年,第1334页。以下可作为一种工作假设:由于水和盐酸都能自由地进出凝胶,因此凝胶在各方面都必须与外部溶液处于渗透平衡状态;无论是溶液中的未电离盐酸,还是由明胶化合物水解产生的少量盐酸,都不会对凝胶的膨胀产生任何影响。只要外部溶液的浓度很低,大部分酸都会被明胶吸收并固定下来,而且外部溶液中的几乎所有酸都会发生电离,同时也有部分酸会与明胶结合。不过,在这种情况下,这些离子将无法从凝胶中逸出,从而产生内部渗透压,使凝胶膨胀,直到Cl-离子与外部溶液中的Cl-离子达到渗透平衡。与此同时,这些Cl-离子产生的内部压力会阻碍外部溶液中的Cl-离子(以及与之相关的H-离子)进入凝胶,因此被机械吸附进凝胶的酸溶液浓度会略低于外部溶液的浓度。随着外部溶液浓度的增加,外部Cl-离子的压力会抑制明胶-氯化物复合物的电离,同时也会降低其水解的趋势。这样一来,实际上与明胶结合的酸量应该会有所增加,但凝胶的膨胀程度却会下降,实际情况也正是如此。[57] 盐酸的浓度若超过5克/升,就会导致明胶溶解;而在外部溶液中加入普通盐也会增加其中Cl-离子的压力,进而进一步降低凝胶的膨胀程度,因为Na-离子会像氢离子一样增加外部压力。事实上,只要加入足够量的盐,凝胶的膨胀就会一直减少,直至变得相当坚硬,仅保留相当于其自身重量的一定量的水,而此时与明胶结合的酸量则会大幅增加。这不能归因于盐的直接脱水作用,因为在没有酸的情况下,高浓度的氯化钠溶液对明胶反而具有膨胀作用;而且在外部溶液和凝胶中的盐浓度在实验误差范围内是基本相同的。

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还有几项事实可以支持上述解释。所有强度较高的酸都会使明胶膨胀,而在那些酸的浓度能够适度升高而不导致明胶溶解的情况下,都会观察到随着酸浓度增加,最大膨胀程度会逐渐减小的现象。其他盐类也会产生与氯化钠类似的效果;例如硫酸引起的膨胀就会被硫酸钠所抑制。氯化钠似乎能减弱所有酸所引起的膨胀,但当氯化钠的用量过多时,无论最初是哪种酸导致了膨胀,大部分酸都会以盐酸的形式与明胶结合。作者还注意到一个有趣的现象:虽然纯酒精能够有效使中性明胶脱水,但它几乎无法去除被盐酸膨胀的明胶中的水分或酸。HCl即使在纯酒精中也能自由溶解,但H-和Cl-离子在其中的含量非常少,因此我们可以推断,导致膨胀并保留明胶中水分的酸,要么以与明胶结合的形式存在,要么处于离子化状态。[57] 通过从明胶中所含的总酸量中减去相当于被吸收溶液体积的量,可以测出被明胶保留的酸量——这一数值起初会迅速上升至最大值,随后略有下降,之后基本保持不变。然而根据现有理论,被吸收的溶液浓度必然低于外部溶液的浓度,实际存在的结合酸量也应当大于上述计算结果所示的数值。通过指示剂检测得到的“结合酸”量则呈现轻微但持续的上升趋势。它对酚酞来说是酸性的,但对甲基橙则是中性的。强碱溶液在引起膨胀的作用方面与强酸溶液极为相似:一部分碱会被明胶固定下来,另一部分则以溶液形式被吸收。稀释的碱溶液也会产生最大的膨胀效果,而随着浓度的增加,这种效果会逐渐减弱。据观察,氯化物并不会减弱碱所引起的膨胀,尤其是氢氧化钠所造成的膨胀不会因氯化钠的存在而减弱。根据现有理论,没有理由认为氯化物会减弱碱的膨胀作用,因为膨胀剂本身并不含有Cl-离子;不过奇怪的是,含有相同Na-离子的钠盐却无法抑制氢氧化钠的膨胀作用。以我们目前的知识水平还无法给出确切的解释,但很有可能在这种情况下,引起膨胀的不是Na-离子,而是某种更复杂的离子,甚至是羟基离子,就像大多数碱的特性反应那样。显然,明胶与碱形成的复合物仍然具有很强的作用力。

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碱性物质会像游离碱一样影响酚酞指示剂——这种效应是由于存在自由的HO-离子所导致的。Procter等人对实际皮革以及明胶进行了酸碱作用的研究,发现其效果在定性上与明胶的情况相似,尽管由于酸会机械性地滞留在纤维间隙中,因此难以进行精确的定量测定。皮革的膨胀程度与酸的强度并非成正比:一些弱酸且电离度较低的酸,如乳酸,所产生的膨胀效果反而比盐酸和硫酸等强酸更好,因为后者的外部溶液中的离子浓度更高。一般来说,稀释溶液比浓溶液更能使皮革膨胀;因此,若需要让皮革膨胀而不对其造成破坏性影响,应选用这类弱酸的稀释溶液,并避免添加中性盐。另一方面,如果想要去除皮革中的石灰成分,或使皮革处于酸性状态而不发生膨胀,那么添加中性盐,尤其是氯化物,则是很有益的。这一原理的一个重要应用就是对羊皮,尤其是羊皮粒进行“腌制”,以此使其适合出口保存。其操作原理是先使用硫酸使皮革略微膨胀,然后再通过添加盐或在后续处理中使用盐来减少皮革的膨胀程度。实际上,现在通常也会在第一次处理时加入盐以控制膨胀程度。适宜的“膨胀液”浓度为每升含80克食盐和7.5克硫酸。因此,100毫升这样的溶液需要大约15毫升的N⁄1浓度碱液才能将其中和,而且每次处理完一批皮革后都需对其进行检测,并通过适当添加酸来保持相同的浓度。皮革吸收的主要是盐酸,而硫酸钠则会在溶液中积累。盐不会像酸那样被皮革吸收,但它会随着皮革带入的水分而不断被稀释,因此必须定期补充盐分,以保持溶液的密度在65°Bkr(1.065比重)左右。在该溶液中浸泡或搅拌约半小时到四分之三小时之后,再将皮革转移到饱和盐水中继续搅拌,直到其厚度完全降低,此时通过添加过量盐分来维持溶液的密度。让皮革在饱和盐水中停留数小时也是有益的。在适度范围内,膨胀液的浓度并不十分重要,因为皮革只能吸收一定量的酸(这一量会随盐浓度的增加而上升)。在第二次处理的“收缩液”中,过量的盐分会迫使所有酸进入皮革中,而不会扩散到溶液中。实际上,使用远低于上述推荐用量的酸即可有效地对皮革进行腌制,而且这样处理后的皮革也更容易进行鞣制。

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效果尚可;但据说这类皮革更容易发霉。另一种腌制方法是将皮革放入高浓度的盐水中,再加入一定量的酸,其用量不得超过每公斤干皮革0.1克分子的硫酸。不过,由于皮革带入的水分会稀释盐水,且需要不断添加大量盐分,因此这种方法在实际操作中并不经济。经过腌制的皮革绝不能接触水,因为水会稀释其中的盐水,从而使过量的酸作用于皮革纤维并将其破坏。即便只有几滴水溅到皮革上也会产生这种效果,而且据说这种影响还会蔓延到未受潮的部分。出于同样的原因,在对腌制过的皮革进行鞣制时,至少应在已加入盐分的溶液中开始处理,所需盐量取决于腌制时所用的酸量;如果酸的用量降至最低,甚至无需再额外添加盐分即可完成鞣制过程。[58] 腌制过程能使皮革变成一种白色皮革,而经过腌制后在含盐溶液中鞣制,或是在漆树液中同时加入酸和盐的皮革,不仅能获得良好的色泽和坚韧的质地,还能大幅减少漆树的消耗量。不过这类皮革的耐久性仍存在疑问,作者在检测的样本中并未发现游离硫酸的存在;或许当后续处理液中不再添加酸时,腌制过程中产生的酸会被单宁物质排出,但这仍值得怀疑。[58] 除了使用含盐溶液外,还可以在鞣制前用漂白剂、水、硼砂或其他弱碱性溶液对皮革进行“脱腌”处理。前几页所讨论的内容已经充分解释了那些依靠简单中和皮革中的碱性物质来去除杂质的工艺,以及利用酸使皮革膨胀这一在多种鞋底皮革制造过程中不可或缺的步骤的原理,但这些内容还无法完全阐明由细菌代谢产物导致的皮革严重腐烂现象的成因。正如第82页所指出的,处于中性状态的明胶和皮革纤维会因吸水而膨胀,但这种平衡状态并不稳定,很容易受到各种因素的影响。正如Koerner[59]所指出的,水和膨胀后的纤维之间的表面张力也是影响因素之一;而这类表面张力会受到许多属于细菌发酵产物的物质的显著影响。此外,许多盐类也会改变明胶纤维的吸水性能,有时会导致其膨胀,有时则会导致其收缩。

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这取决于温度、浓度以及盐的性质。虽然大多数盐似乎不会被皮革纤维吸收,但正如科纳所提出的,某些情况下碱基可能会与酸基结合,而盐中的酸则可能与明胶分子中的碱基结合;此外,也有一些情况下盐会发生解离,其酸成分则因与皮革纤维的亲和力而被固定下来。帕斯勒和阿佩利乌斯最近就证明了这类现象——他们发现硫酸可以从硫酸钠溶液中被吸收,而溶液中则留下中性的硫酸盐。毫无疑问,强酸与弱碱的一些盐也会发生类似的反应,不过这一点还需要结合矿物鞣制的理论来进一步探讨。[59]《制革科学基础研究》,弗赖贝格德国制革学校年度报告,1898–9年及1899–1900年。[60]《皮革市场科学附刊》,1901年,第2卷,第106页。

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第十章 制革业中的用水

在所有用于制革的材料中,没有哪种比水更为重要。水的质量无疑会对制革过程产生重大影响,不过人们常常将制革过程中出现的各种问题归咎于水,而实际上这些问题的根源往往在于制革工人的操作失误。在制革厂中,水主要用于浸泡和清洗皮革,用来配制石灰、碱液以及各种制革剂,还用于蒸汽锅炉以及染色工序。为了满足这些需求,水应尽可能不含杂质。但由于水是自然界中最常见的溶剂,因此它从来都不是纯净的,其中总是含有来自流经的岩石和土壤的矿物质,以及来自腐烂动植物的有机杂质。与这些有机杂质一同存在的还有腐败微生物(细菌),它们对制革用水质量的影响甚至可能比矿物质杂质更为严重。最纯净的天然水是那些仅流经坚硬的砂岩和火山岩的水。只有通过蒸馏才能获得适合实验室使用的纯净水。来自加热管道的蒸汽水通常含有大量溶解的铁,此外还可能有来自油脂等的挥发性有机物质,这些物质会进入锅炉中。有时可以通过煮沸(使其中的碳酸亚铁沉淀)以及后续的沉淀或过滤处理来使这种水达到可用标准。使用含铁的蒸汽水往往是制革厂出现污渍和颜色变化的常见原因,其带来的负面影响远远超过了水质柔软这一优点。天然水的“硬度”主要源于其中所含的石灰盐和镁盐,这些盐分会以不溶性的硬脂酸盐和油酸盐的形式使肥皂沉淀,从而无法用于清洗。通常是通过测定需要加入多少标准酒精皂溶液才能在摇晃时产生持久泡沫来评估水的硬度。理论上,1份碳酸钙或其他等量的石灰盐可以破坏约12份肥皂(硬脂酸钠或油酸钠),并生成不溶性的石灰皂(硬脂酸钙或油酸钙)。但实际上,由于肥皂在水中会分解为游离碱和酸性盐,所以反应过程要复杂得多。Teed[61]估计,实际所需量要比理论值多出1/3到1/2。

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该数值会高于理论值,且在热水中的数值比在冷水中更高。这种不确定性可以通过将肥皂溶液与已知的氯化钙溶液进行对比来部分消除。而氧化镁的存在则会使测试更加复杂,从而导致结果出现偏差。
[61] 《化学工业学会杂志》,1889年,第256页。另可参见Allen在1888年同期刊上发表的文章,第795页。

由Hehner提出的硬度测定方法(见L.I.L.B.,第19页)比肥皂测试更为简单且准确,因此更值得采用——不过在直接判断某种水是否适合用肥皂清洁时则除外。在英国,硬度的“度数”是以每100,000份中的CaCO3含量来表示的,有时也以每加仑70,000粒来表示。硬度分为两种:“暂时性硬度”和“永久性硬度”;前者可通过煮沸去除,而后者则无法被去除。

暂时性硬度是由过量的碳酸所维持的碱土金属碳酸盐所构成的。石灰与1分子二氧化碳结合后会形成普通的碳酸钙(白垩),这种物质几乎不溶于水。然而,当存在过量碳酸时,就会生成可溶性的碳酸氢钙。这一点可以通过向稍加稀释的石灰水中通入二氧化碳来验证:起初溶液会因为白垩的沉淀而变得浑浊,但很快就会因生成可溶性的碳酸氢钙而变清。如果再对溶液进行煮沸,碳酸氢钙就会被分解,过量的碳酸则会以CO2的形式逸出,白垩又会重新沉淀出来。这些反应可以用以下方程式表示:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O. (1)
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2. (2)
H2CO3

氧化镁也会以类似的方式形成可溶性的碳酸盐,但经过持续煮沸后,其所有的碳酸都会逐渐消失,最终以氢氧化镁Mg(OH)2的形式沉淀出来。

与暂时性硬度相关的最重要反应之一,就是加入氢氧化钙所引发的反应,这一反应也是克拉克软化法的基础。当等量的石灰被加入碳酸氢钙溶液中时,它会取代“半结合”状态下的碳酸中的水,从而形成第二个碳酸钙分子,该分子会与原本存在的碳酸钙一起沉淀下来,具体反应如下所示:

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CaCO3
H2CO3 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2OH2. (3)

碳酸镁水合物也会通过石灰沉淀出来,但反应方式略有不同——氧化镁会以水合物的形式被去除,反应式如下:
MgCO3 + H2CO3 + 2Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2OH2 + Mg(OH)2. (4)

需要注意的是,要使1当量的氧化镁沉淀,需要2当量的石灰。用2个氢氧化钠分子或2个氢氧化钾分子代替1个Ca(OH)2也能得到类似的结果;在某些情况下,使用前者更为有利,因为在沉淀暂时性硬度时生成的碳酸钠会再次与永久性硬度发生反应,从而使石灰和氧化镁以碳酸盐的形式沉淀下来。(参见第101页。)

图19——Archbutt和Deeley装置的结构图。
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最初提出利用石灰来软化暂时性硬水的是曼彻斯特的F.R.S.会员托马斯·亨利,而这一方法首次被实际应用的是克拉克,他在水中加入了适量石灰之后……

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在混合槽中,让液体在大型容器中静置,通过沉淀作用使杂质分离出来;石灰碳酸盐的沉淀需要6到12小时才能完成。这种工艺本身相当理想,只是需要较大的沉淀容器,而在某些情况下这会带来不便且成本高昂。Archbutt和Deeley先生[62]为克拉克工艺设计了一种改进方案,该方案大大缩短了沉淀时间——在原有工艺中,先前步骤中产生的石灰碳酸盐会留在容器中,而新的水和石灰则通过蒸汽喷射器与这些沉淀物混合在一起,蒸汽喷射器通过容器底部的穿孔管道注入空气流,同时略微加热水温。在稍高的温度下,这一过程会进行得更快;有趣的是,被搅动的沉淀物非但不会延长沉淀时间,反而会迅速沉降,并将新生成的沉淀物一同带下去。该工艺特别适用于处理含有镁离子的水,因为这类水中容易形成石灰和镁的复合物,这些复合物呈胶体状态,会堵塞过滤布且难以沉淀。软化处理之后,通常会通过将焦炭燃烧产生的气体引入出水管道,使水“碳酸化”,从而将残留的石灰碳酸盐和镁碳酸盐保持为可溶状态,防止它们在管道中再次沉淀。该装置由曼彻斯特的Mather和Platt公司制造,其结构如图19和图20所示。[62]《化学工业学会杂志》,1891年,第511页。

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图20.
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人们对克拉克法进行了多种改进,使得沉淀过程能够连续进行而非间歇进行。其中最重要的一种是波特-克拉克法:待软化的水的一部分会流经含有过量石灰的搅拌器,在那里与石灰反应形成饱和石灰水,随后这种石灰水被缓慢引入一个圆筒中,其中的悬浮石灰会在此沉积下来。这样得到的清澈石灰水会在另一个装有搅拌器的圆筒中与新的待软化水混合,两种液体的比例则通过阀门来控制。石灰碳酸盐会立即沉淀下来,然后通过压滤机被去除。这一工艺已在贝弗利的霍奇森斯制革厂得到大规模应用,并取得了良好效果。此外,还有其他几种过滤方式也被成功运用,还有一些方法则是让处理过的水流经带有倾斜隔板的容器,让石灰碳酸盐在这些隔板上沉积。后一种方案最初是由……

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该技术由Gaillet-Huet在法国申请了专利,随后由Stanhope引入英格兰。就目前所知,从制革商的角度来看,几乎没有必要区分石灰与氧化镁——二者或其中之一都可以被视为“硬度”的体现。含硬水的水源可能比纯度较高的水源更难以软化干燥后的皮革,不过这种时间上的差异在很多情况下也可能是因为产生硬水的井水温度较低所致。在实际使用中,水的硬度几乎不会对皮革处理产生显著影响;不过如果仅使用硫化钠来去除皮革上的毛发,由于暂时性硬度的影响,会产生一定的浪费,因此最好加入少量石灰。在用石灰处理皮革之后,硬水的影响才会开始显现出来。如果将经过脱毛处理的含石灰的皮革放入暂时性硬度很高的水中,就会出现类似克拉克软水法中的现象:白垩会沉积在皮革表面,使皮革变得粗糙,且在后续处理过程中容易出现纹理不平整的问题。一种常见的解决办法是在将皮革放入水中之前加入少量石灰,或者更好的是加入几桶石灰液。最理想的办法则是使用经过适当软化的水。永久性硬度则不会造成这样的危害。不幸的是,使用硬水处理皮革时受损害的不仅仅是皮革的纹理,当皮革接触到这些液体后,其中的沉淀物会与酸和单宁结合,形成一些化合物;这些化合物在接触空气后会氧化并变暗,正是导致各种皮革出现污渍和瑕疵的最常见原因。即便在制革前对皮革进行浸泡或预处理,也无法避免这种损害,因为那些能够去除皮革中石灰的弱有机酸对已经沉淀的碳酸盐几乎没有任何作用,而只有使用更强效的酸才能溶解这些碳酸盐。需要指出的是,即使是软水中也可能存在游离碳酸,它同样会对含石灰的皮革造成损害。当使用暂时性硬度较高的水来浸出制革原料时,碳酸会被单宁取代,从而形成与前述类似的化合物,这类化合物无法用于制革,且在接触空气后会变暗、变色。虽然即使是最硬的水中每升水所含的石灰量也很少,但在一个大型制革厂每周使用的数千加仑水中,石灰的总量其实相当可观。由于单宁的分子量很大,因此被破坏的单宁量是石灰量的数倍。这种损失可以通过添加足够的矿物酸来避免,从而将暂时性硬度转化为永久性硬度。

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暂时性硬度可以通过以下方法去除:(b) 使用草酸,使其将所有的石灰以草酸盐的形式沉淀出来;或者(c) 最好的方法是,在使用前通过适当处理使水软化。每单位暂时性硬度按CaCO3计算时(L.I.L.B.,第19页),需要1.26单位的结晶草酸或0.98单位的H2SO4,或者相当于每100,000单位水中加入1单位密度为1.840的普通硫酸。由于暂时性硬水中的石灰和镁在煮沸过程中会沉淀下来,它们会以软质沉淀物的形式沉积在蒸汽锅炉中,其中大部分可以通过适当的清渣措施去除;但如果油类或脂肪进入锅炉,就会形成柔软、体积较大且具有粘性的沉淀物,这些沉淀物会阻碍水流过锅炉中的金属板,导致这些金属板过热,进而引发锅炉爆炸或损坏。矿物油则不会产生这种效应,相反,它还能防止水垢附着在金属板上。由于合适的矿物油不仅价格更低,而且对蒸汽机部件的损害也远小于动物油、植物油或牛脂,因此应优先选用矿物油作为锅炉用水。因钙和镁碳酸盐而呈现暂时性硬度的水不适合用于染色,因为碳酸盐会与碱性染料发生反应,使染料的着色成分沉淀,从而导致部分染料失效。此外,这些沉淀物还会附着在布料表面,造成染色不均匀,出现斑点或条纹。因此,在使用碱性染料进行染色时,建议在使用前向水中加入足够的醋酸,以完全中和其中的碳酸盐。当然,如果使用酸性染料,则无需进行此类处理,因为酸性染料通常会与酸一起加入水中,而且对于某些染料来说,少量钙盐的存在反而有益。由于总硬度的每一“度”都意味着每100加仑水中至少有2盎司的肥皂会被破坏,因此在用肥皂和油配制“润湿剂”时,必须考虑到水中的矿物质会导致肥皂沉淀而造成的损失。黏性的石灰皂容易附着在皮革上,妨碍其上光处理,因此最好使用软化过的水。水的永久性硬度通常是由石灰和镁的硫酸盐引起的,较少情况下则由氯化物和硝酸盐引起。由于这些物质都无法被石灰沉淀,因此无法通过克拉克法去除永久性硬度,它也不会像暂时性硬度那样对经过石灰处理的皮革造成损害。此外,即使将石灰和镁用于浸出过程,它们也无法与单宁结合,因为它们早已被更强的酸固定住了,最多只能略微降低单宁的溶解度,从而产生轻微的损害作用。不过这一作用尚未得到证实,仍需进一步研究。[63] 因此,永久性硬度的危害其实并不大。

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就制革业的常规用途而言,石灰的影响并不大,但在某些染色工艺中却起着重要作用。而在使用肥皂进行清洗的场合,比如清洗用于制作羊毛垫的羊皮时,石灰的危害则十分严重——因为每一份作为碳酸盐存在的石灰至少会破坏十二份纯肥皂(硬脂酸钠或油酸钠),从而生成一种粘稠且不溶的石灰皂,这种物质会附着在纤维上。在鞋面皮革的鞣制过程中,永久性硬度有时是有益的,尤其是当这种硬度是由硫酸钙和硫酸镁带来的时候。维尼翁建议在用水之前加入足量的硫酸,以完全中和那些导致暂时性硬度的碳酸盐;因为硫酸镁和硫酸钙并不会造成危害,反而有助于使皮革更加柔软。不过必须记住,由此产生的二氧化碳仍可能对经过石灰处理的皮革产生不良影响。

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[63] Nihoul在1901年9月的《列日皮革交易所公报》上发表了题为《水的性质对单宁提取的影响》的研究论文,他对比利时的制革用水进行了研究。研究结果表明,永久硬度对单宁提取的破坏作用比人们通常认为的要严重。在用于锅炉供水的水中,永久硬度尤其有害,尤其是硫酸钙——在150摄氏度、55磅蒸汽压下,它几乎不再溶于水,会以坚硬的晶体形式沉积在锅炉内壁上,必须用锤子将其敲掉。当有多台锅炉需要使用硬水时,最理想的办法是在水进入锅炉之前用烧碱或石灰与烧碱一起将其软化;但如果这样做成本过高,也可以使用某些锅炉处理剂,不过使用时需格外谨慎,因为其中一些处理剂会对锅炉内壁造成损害。许多锅炉处理剂的活性成分是纯碱或碳酸钠,它们通过与硫酸钙发生双重分解反应,生成硫酸钠,并使碳酸钙以沉淀物形式析出,这类沉淀物很容易被冲走。大多数制革原料,甚至是废弃的制革液,若与进水混合,都能防止或减少水垢的形成;但若过量使用,则可能会腐蚀锅炉内壁。如果将这些物质与烧碱一起使用,这种危害就会降低。少量地将重矿物油加入进水中,或在清洁锅炉时将其涂在锅炉内壁,也有助于防止水垢的形成。通过添加适量碳酸钠,就可以轻松去除水中的永久硬度,而大多数用于软化水的设备都可以实现这一目的。以硫酸钙为例,其反应方程式为:CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4。硫酸镁也可以转化为碳酸盐,但由于后者具有一定的溶解性,因此需要再加入一定量的石灰才能使其以水合物的形式沉淀出来。由于镁盐具有较高的溶解度,不会在锅炉上形成水垢(不过氯化镁容易引发腐蚀),但它们同样会像钙盐一样破坏肥皂的效果。烧碱可以去除暂时硬度,一旦转化为碳酸盐后,还会继续与现有的永久硬度发生反应;因此,在某些情况下,使用烧碱会非常方便。

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虽然有用于软化水的物质,但它们的效果并不更好,而且成本也远高于石灰与碳酸钠的合适混合物。即便使用这些物质,Archbutt指出,去除永久性硬度的成本也是仅用石灰去除临时性硬度成本的约十倍。[64] [64]《机械工程师学会会刊》,1898年,第404-454页,其中包含了大量关于水软化的宝贵信息。
至于其他杂质的影响,我们的了解还远远不够,但以下是最可能存在的有害物质。
无论在何种情况下,泥沙都是不可取的。它通常含有有机黏液及微生物,这些物质会加速放入其中进行清洗或软化的皮革的腐烂过程。此外,泥沙中几乎总是含有铁元素,这会导致皮革出现污渍,并使处理后的液体呈深色。通过过滤很难去除泥沙,因为大型过滤床成本高昂且难以维护,同时还需要足够的空间让水沉淀以去除杂质。那些易于清洁且可在压力下使用的机械过滤器才是最有效的选择。Pulsometer公司就生产了一种这样的过滤器:它在带孔的活塞下方紧密排列着海绵。要清洁过滤器,只需让水流反向通过,然后手动或借助动力上下移动活塞,从而挤压和揉搓海绵。以布料或砂子作为过滤介质的压滤机也非常适合这一用途。如果采用Clark法或其他方法来软化水,沉淀下来的白垩会将泥沙以及大部分微生物一同带下来。
在制革过程中,铁始终是一种有害杂质,尽管它对皮革质量的影响不如其对皮革外观的影响那么严重。实际上,德国的一些鞋面皮革制造商会故意在处理液中加入铁,以此使皮革颜色变深,似乎也是为了加快鞣制过程。用于染色的水中绝不能含有铁。氧化铁通常只是以泥沙的形式存在,在这种情况下可以通过过滤去除。铁很少以除碳酸氢盐以外的其他形式存在,因为硫酸盐或氯化物不可能在石灰碳酸氢盐存在的情况下存在。在这种形式下,铁会在加热或加入石灰时立即以氢氧化铁的形式沉淀出来,而通过空气氧化则会使沉淀速度变慢。对于含有铁的水来说,必须通过过滤或沉淀的方式彻底去除其中的泥沙,才能将其用于后续处理。

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在浸出过程中,铁会重新溶解在液体中的酸中。在石灰处理过程中,铁并不会造成明显危害,但在浸渍和洗涤过程中则可能留下难以察觉的污渍,这些污渍在经过鞣制液处理后会变成黑色。当存在硫元素时(来自硫化钠,或是浸渍和洗涤过程中几乎总是存在的硫细菌对硫酸盐的分解),这些污渍会变成蓝黑色或绿黑色,同时坑壁处还会形成黑色沉积物,通过显微镜可以观察到其中的硫细菌(Thiothrix)。由于铁盐不仅会与单宁结合,本身也是一种鞣制剂(见第198页),因此它们会被皮革迅速吸收,而皮革灰分中始终含有铁元素。(检测与测定方法见L.I.L.B.第218页。)

除黏土外,氧化铝很少存在于水中,而且对于可能用于鞣制的任何水来说,它应该都是无害的。苏打有时会以硫酸盐、氯化物或碳酸盐的形式大量存在。硫酸盐很可能没有实际作用;如果氯化物含量较高,就会阻碍皮革的膨胀过程,从而导致皮革变得薄而软,大量存在时还会严重妨碍各种鞣制材料的充分反应。碳酸钠有时也会大量存在,比如利兹地区的某些水域中就有这种情况。它可能与暂时性硬度共存,并产生类似的危害效应。含有碳酸钠的水不可能具有真正的永久性硬度。可以通过谨慎添加酸或混入永久性硬水来中和它。它会增加石灰处理过程中的膨胀现象,但能中和鞣制液中那些对鞋面皮革鞣制所必需的游离酸。

铜、铅以及其他金属元素在用于鞣制的水中,其含量通常不足以造成危害。硫酸很少以游离状态存在于水中,即便存在也仅为微量,这类微量物质对鞣制过程并无危害,不过可能会对蒸汽锅炉造成损害。以硫酸盐的形式存在时,硫酸最为常见。碱性硫酸盐则不会产生任何有害作用。石灰和氧化镁的硫酸盐是导致永久性硬度的主要原因,详见相关内容。硫酸铁有时会在煤矿水中被发现。

水中的硝酸盐和亚硝酸盐通常是先前污水污染的结果,它们仅能表明可能存在腐败性微生物,对于水质而言并无太大影响。

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它们仅用于制造目的,不过似乎还能通过为发酵过程提供所需的氮元素来促进麸皮浸液的“作用”。水中几乎不存在游离状态的氯,它只以氯化物的形式存在,最常见的就是氯化钠(普通食盐),其作用已在上文及第88页中提及。其他氯化物在使皮革膨胀方面的作用可能也类似。作为锅炉用水的成分,氯化镁是非常不理想的,因为它在高温下会释放出盐酸,从而腐蚀水面的金属板。添加苏打可以避免这种损害。碳酸的内容已在关于暂时硬度的章节中提到,其对制革业而言具有相当重要的意义(见第99页)。某些水中含有大量可溶性的硅酸,这类水据说会使皮革变硬,但笔者并未有过相关经验。关于水中的杂质对制革过程的影晌,目前还没有太多准确的研究[65];虽然从已述内容可以看出这些杂质确实会产生影响,但在很多情况下,那些问题其实只是管理不善造成的,而人们却误将那些本应归因于精心细致的制造工艺的优点归功于水。 [65] 参见Nihoul所著《水对鞣质提取的影响》,载于《列日皮革交易所公报》,1901年9月。水的硬度以及其中所含的溶解碳酸,再加上水温,是决定皮革是否会膨胀或收缩的主要因素。关于这一点的几乎唯一一项准确研究是由W. Eitner进行的[66]。他将未经脱毛处理、处于扁平状态且已经收缩的皮革片放入温度为46华氏度(8摄氏度)的水中浸泡四天,得到了以下结果:1. 蒸馏水中:几乎不会膨胀。2. 饱和二氧化碳的水中:会充分膨胀。3. 含有碳酸氢钙、硬度为20德国度的水中:有适度膨胀现象。4. 含有碳酸氢镁、硬度为20德国度的水中:同样有适度膨胀现象。5. 含有硫酸钙、硬度为20德国度的水中:会充分膨胀。6. 含有硫酸镁、硬度为20德国度的水中:膨胀程度最佳。

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7. 氯化镁,20°德氏硬度。皮革并未膨胀。
8. 普通食盐,20°德氏硬度。

(1德氏硬度相当于100,000份溶液中含1份CaO。)

[66] Gerber,第三卷(1877年),第183页。

从水中取出后的皮革所表现出的特性在整个鞣制过程中都保持不变。该鞣制过程是模仿德国方法进行的:皮革先在由蒸馏水与等量乳酸混合而成的弱桦树皮液中浸泡,使其膨胀并上色;之后再将皮革放入橡树皮与瓦洛尼亚树的混合物中存放,直至完成鞣制。其中,使用硫酸镁处理的第6组效果最好,其次是第2组;第3组的效果较差。不过,从第1组到第6组的皮革都质地紧密、结构良好。第1组皮革在酸性液体中膨胀得最好。而第7组和第8组的皮革在液体中几乎不膨胀,始终保持扁平状态,且质地较为松散、较薄,纤维也更为细小。从这个实验可以看出,硫酸盐和碳酸盐有助于皮革的膨胀,而氯化物则会产生相反的效果——它们不仅不会使皮革膨胀,还会使皮革处于不利于酸类物质发挥膨胀作用的状况。作者的实际经验也证实了这一点。Lowlights制革厂使用的用水,在干燥天气时大多来自原本为海沙的沉积层,因此其中含有异常高的氯化物含量(每100,000份水中含有高达68份NaCl)。尽管这些水中含有大量的钙盐和镁盐,但仍需要特别小心地处理才能制成厚实的皮革。这些事实也表明,对于用于制作鞋面的皮革而言,彻底去除其中的盐分非常重要。对于用于加工的皮革来说,皮革的膨胀并非好事;在某些情况下,如果在处理液或洗涤水中加入少量盐分,或许可以省去使用填充剂的需要。不过,就像填充剂一样,盐也会溶解掉皮革中的一小部分成分(见第65页)。目前还没有切实可行的方法来去除水中的氯化物,但Eitner建议在含有大量暂时性硬度物质(碳酸氢盐)的水中加入少量硫酸,将其转化为永久性硬度物质(硫酸盐),因为如前所述,后者更能促进皮革膨胀。所需酸的用量可以通过测定暂时性硬度来确定(见L.I.L.B.,第19页)。一个简单但不太精确的方法是:加入足够的酸,使溶液呈现紫色,但不要让其变红。

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即使将试纸在水中浸泡数分钟,依然不会发生变化。实际上,必须通过搅拌等方式将酸彻底与水混合。需要记住的是,艾特纳的实验是在经过处理的皮革上进行的;而那些因所含的石灰而保持柔软状态的皮革,在遇到碳酸和碳酸氢盐时会产生不同的反应。这两种物质都会将皮革中的石灰转化为不溶于水且无活性的白垩,这样一来,当石灰完全被碳酸化后,皮革就会变软。而在那些几乎不含能够中和石灰的物质的水中,皮革则能保持最柔软的状态。由此我们可以得出一个合乎逻辑的结论:水质越纯净,含石灰的皮革在其中的状态就越柔软。在柔软但含有泥炭的水中,由于泥炭中的弱有机酸会中和石灰,皮革会迅速变软。这类水由于具有溶解铅的能力,因此不适合用于家庭用途,不过只要将水储存在石灰岩蓄水池中,或让其缓慢流经石灰岩管道后再使用,就可以消除这一风险。在英格兰北部的一些城镇,人们会在水离开蓄水池、进入供水管道之前加入少量石灰以中和水质。在任何存在有机物腐烂现象的地方,皮革都会迅速变软,甚至在极端情况下,即便有强酸存在也无法让皮革保持柔软状态。艾特纳提到过波斯尼亚维索科地区的一条小溪,这条溪流因其能迅速使皮革变软而闻名于制革工人之间,它的源头正是当地猪群放牧的草地。造成这种现象的原因无疑是有机物腐烂产生的物质,但具体机制尚不清楚。水中的细菌往往是导致皮革在浸渍过程中受损的常见原因,很可能在制革过程的其它阶段也会造成危害。来自坚硬火成岩山区的雨水及溪水通常几乎不含矿物质。格拉斯哥的卡特里娜湖水以及为曼彻斯特供水的瑟尔米尔湖水都属于这种情况。如果这类水足够冷,且没有泥沙和有机杂质,那么它几乎适用于制革过程中的所有环节。大多数河水都含有相当量的矿物质,不过其硬度通常低于泉水或井水。关于水的化学检测以及测定其中各种成分含量的方法,可参阅L.I.L.B.第18页及后续内容。

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第十一章:皮革的浸泡与软化处理

正如上一章所解释的,皮革在进入制革工手中时,可能是未经处理的“生皮”,也可能是经过盐或其他防腐剂处理后、经过干燥处理的“干盐处理皮”,还有结合了这两种方法的皮革。无论哪种情况,制革工的目标都是去除血液和污物,使皮革恢复柔软且自然的状态;不过,所需的处理方法会因皮革的状况而大相径庭。

新鲜的皮革只需清除血液和污物即可。这是因为血液会导致皮革颜色变差,而血液、淋巴液以及附着的粪便都是导致皮革腐烂的因素,最终会破坏皮革的纹理与纤维结构。因此,经过清洗的皮革比未清洗的更耐保存。使用冷水最为理想,因为这有助于防止皮革腐烂。如果水温超过10摄氏度,或者水中含有有机物及发酵菌,又或者皮革在收到时已经处于部分腐烂状态,那么浸泡时间就必须尽可能缩短,必要时还需用石炭酸或克里林来对水进行消毒(见第26页、第28页)。在这种情况下,使用清洗轮或滚筒会非常有效,它能够快速清洁皮革并去除附着的粪便,这些粪便不仅会影响后续的石灰处理过程,还会严重损害皮革的纹理。

图21所示的美国式清洗轮非常适合这一用途。无论如何,都不应让生皮在水中浸泡超过几小时;此时若处理不当,就会引发许多问题,而这些问题往往要等到后期才会被发现,而且很难追溯其根源。其后果包括:透明层被破坏,导致皮革呈现白色;皮革纹理出现小孔,进而发展成更大的孔洞;纤维整体变弱,皮革变得柔软且重量不必要地减少。有一个很有代表性的例子:某位大型制革商发现,他加工过的皮革上出现了深色斑点与环状痕迹,这使得皮革无法用于染色,即便经过打磨,这些痕迹依然存在。

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这些斑点最终会呈现为黑色纹理,而且有“溢出”的趋势,即会形成一些含有树脂物质的小脓包。在皮革进行填充处理之前,用肉眼是看不出任何缺陷的;但无论是在那之前,还是在使用溶剂去除油脂之后,通过显微镜都可以看到那些颜色较浅、结构疏松多孔的区域,它们会吸收过多的脂肪。在鞣制过程中几乎无法察觉到这些缺陷,但在初次上色时,它们会以黑色斑点的形式出现,其外观与铁屑或铁锈造成的斑点极为相似。经过仔细观察,人们发现这些缺陷源自石灰处理过程;于是将经过石灰处理的皮革样本交给了艾特纳主任,他确定这种缺陷属于“Stippen”现象,是由某种细菌引起的,而这种细菌无法在石灰环境中存活,因此必定存在于浸泡液中。由于工作压力较大,人们一直忽视了这个问题,后来才用克里林溶液对这些皮革进行清洗和消毒,问题这才得到解决。值得注意的是,鞣制师认为问题的起源在于某些“西班牙马皮”的浸泡处理,很可能正是这些马皮带来了感染。笔者也注意到过几起类似的情况。

其实,在用石灰处理之前,并没有必要一定先对新鲜皮革进行浸泡;在水质不佳或条件不利的情况下,或者当皮革受到污染或带有难以去除的毛发时,直接将其放入弱石灰溶液中处理才是最佳选择。在这种情况下,必须分批处理石灰溶液(见第131页),并且要将最旧的溶液全部倒掉,让皮革尽快重新处于新的石灰溶液中;否则,石灰溶液中会积累过多的有机物和细菌,导致皮革无法恢复弹性,甚至可能腐烂。

经过盐处理的皮革需要更长时间的浸泡和更彻底的清洗,因为不仅要去除盐分,还要软化因盐分作用而脱水收缩的纤维。如果将含有盐分的皮革放入石灰溶液中,它们就无法正常恢复弹性,还会出现褶皱和皱纹,而这些缺陷是后续处理无法消除的。这一点对于鞋底皮革尤为重要。在选择处理方法时,我们必须记住:盐很容易溶解,会迅速扩散到水中或浓度较低的溶液中;而浓度约为10%的盐溶液则具有很强的能力,能够溶解纤维间的粘合物质,从而降低皮革的重量和硬度。另外还需要注意的是,虽然盐并非真正的消毒剂(见第22页),但经过盐处理的皮革却远不易受到感染。

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与新鲜皮革相比,经过盐处理的皮革更容易腐烂,因此可以安全地延长其浸泡时间。[67]第89页中提到的实验结果对盐能否防止皮革膨胀这一作用提出了质疑,不过制革业人士普遍认同文中的观点。这些情况表明,让皮革充分接触水是必要的,可通过悬挂、频繁翻动或搅拌的方式来实现,同时还需不断更换水以去除盐分。盐分去除的程度可以通过检测最后一次洗涤水中的氯含量来确定(L.I.L.B.,第18页)。美国的制革商通常会将经过盐处理的皮革浸泡三到四天,并多次更换水,最后还会用洗涤轮处理几分钟。任何类型的洗涤装置都可以使用,但从图21中就可以很容易理解美国式洗涤轮的简单构造:它的两侧是开放的,这样就可以在轮辐之间放入或取出皮革;轮子的边缘通常有孔,以便水分排出,水分则通过穿过轴心的管道供应;该轮子通常由环绕其周边的链条或绳索驱动。对于未经处理或经盐处理的皮革来说,没有必要也不建议采用诸如“压榨”之类的剧烈机械处理方式。对于经过干燥处理的皮革,其浸泡时间要比经过盐处理的皮革长得多,具体时间自然取决于皮革的厚度以及干燥方式。即便是很薄的皮革,只要经过彻底干燥,也需要相当长的时间才能使纤维软化并膨胀,不过它们很快就会变得湿润且具有弹性。人们采用了多种不同的浸泡方法:有时将皮革悬挂在流动的水中;有时将其置于可定期更换水的浸泡液中,或者任由其腐烂;有时则在水里加入盐、硼砂或石炭酸以防止腐烂;最近,人们还成功地使用了稀释的氢氧化钠、硫化钠或亚硫酸溶液。

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图21——美国式清洗轮。
在这些方法中,如果可行的话,第一种方法在如今有河流污染法规的背景下已很少能使用;至于其他方法,很难说哪种更好,因为最佳的处理方式会因皮革的硬度以及干燥时的温度而有所不同。最关键的是要彻底软化皮革,同时避免其因腐烂而受损。由于干燥后的皮革往往已经在干燥前或因为在船上受潮变热而遭到损坏,因此要实现这一目标往往并非易事。如前所述,新鲜皮革中含有大量白蛋白,若以高温进行干燥,这些白蛋白可能会全部或部分凝固并变得不溶于水。而胶质纤维以及科林蛋白(如果新鲜皮革中确实存在这种物质的话)则不会因加热而凝固,但溶解度也会降低。在130℃下干燥的明胶只能通过酸或120℃的水才能重新溶解。Eitner[68]用厚度相同的新鲜小牛皮进行实验,分别在不同温度下对其进行干燥,实验结果如下表所示:

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I. 15°C,真空环境下放置24小时,无需添加任何物质,软化率为1.68%。
II. 22°C,置于阳光下2天,软化率为1.62%;若经过两次干燥处理,则软化率仍为1.62%。
III. 35°C,5天,软化率为0.15%;在密闭环境中处理时,皮革无法软化。
IV. 60°C,软化效果尚可,但仅有微量物质可用于制革。

[68] Gerber, 1880, 第112页。

由此可见,对于在低温下干燥的皮革,只需在新鲜冷水中短时间浸泡即可;除非在温暖的气候条件下,否则几乎不会发生腐烂现象。若采用较剧烈的干燥方式,则需要更长的浸泡时间,还需采取更为有效的措施。有一位著名的制革师推荐使用浓度为30°–35°巴克计度(比重为1.035,即约含5%氯化钠)的盐水。这种盐水具有双重作用:既能防止皮革腐烂,又能将部分皮革成分以科林的形式溶解出来,而这无疑会对制革商造成损失。不过,是否存在某种方法能够在不导致皮革重量减少的情况下使其软化,目前尚存疑问;因为即便在过低温度下长时间浸泡,也会导致大量皮革成分溶解。不过,由于氯化物的抗菌能力较弱,且容易阻止皮革膨胀,因此似乎并不适合用于此目的。为避免这一问题,Jackson Schulz建议在冬季使用80华氏度的水进行浸泡。也有人推荐使用含有0.1%石炭酸的水,这种水可以防止皮革腐烂,而且不会对皮革产生溶解作用,反而有助于使蛋白质类物质凝固并变得不溶于水。硼砂也被用于此目的,1%浓度的硼砂确实能够防止皮革腐烂,同时还具有较强的软化效果,但其成本实在过高。其他化学软化方法则见第115页。
对于某些类型的皮革,尤其是印度皮革,过去常常采用让皮革腐烂的方法来进行软化处理。

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这种处理方法能使变硬的皮革变得可溶解。在印度,当地的制革工人会将皮革放入充满各种制革废料的腐烂池中,只需几小时就能使皮革软化。不过,腐烂过程始终存在危险,因为温度变化或液体成分的变动都可能导致处理过程不规律——要么先破坏皮革的某一部分,要么其进展速度超出预期。在鞣制过程中,皮革也常常会因腐烂和加热而受到不同程度的损伤,而在腐烂液中浸泡则会使这些损伤更加严重。因此,需要持续密切观察浸泡中的皮革,一旦它们完全软化就必须立即取出,因为腐烂过程在软化皮革的同时也在不断破坏它。对于那些用于制作上层皮革的原料来说,腐烂法可能造成的损害比那些仅用于制作鞋底材料的皮革要小,因为前者通常需要去除大量的蛋白质及纤维间物质,并将纤维充分分解为更小的纤维单元,这样才能达到柔软且易弯曲的效果;这样一来,如果腐烂处理得当,就能完成部分原本需要用石灰和其他化学物质才能完成的工作,因为皮革的纤维本身比那些较软的粘合物质更难被腐烂。正如我们所见,腐烂是由多种不同的微生物引起的,每种微生物都有其特有的产物和作用方式。如果我们能知道哪种形式的腐烂最为有利,或许就能通过适当的条件来促进这种腐烂,从而避免其他类型的腐烂,进而获得比现在更好的效果。然而,如今所有有见识的制革工人都已不再使用传统的腐烂浸泡法,因为他们意识到其风险远远大于好处;而且当对皮革进行干盐处理时,鞣制过程中产生的可溶性盐分会积累到有害的程度。现代的制革方法则是不使用任何化学物质,而是至少为每批皮革提供一次清水浸泡。即便如此,如果浸泡时间长达7到14天,如处理生皮时那样,仍然会发生相当程度的腐烂。从技术和卫生角度考虑,未来很可能人们会普遍采用化学药剂和抗菌剂来进行浸泡处理。使用稀释酸来软化皮革也有很多优点,因为它们促使纤维膨胀并吸收水分的能力与碱类相当,而且几乎没有任何腐烂细菌能在其中存活。

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酸性液体。浓度极低的硫酸已被成功用于溶解东印度皮革中的碱性“石膏”成分(第39页)。它具有很强的消毒作用(第23页),但对皮革纤维的破坏作用却相当严重。

亚硫酸则更为合适。梅纳德为将亚硫酸用于这一目的申请了专利,同时还提出了其他多种用途,不过该专利现已过期,而且他似乎也未能将其投入实际应用。约克郡学院以及一家工业化规模的制革厂所进行的实验表明,这种处理方法能够取得优异的效果。皮革需在含有约2%二氧化硫的亚硫酸溶液中浸泡24至48小时(关于生产流程,请参见第24页;关于测试方法,请参见L.I.L.B.的第16页和第37页),之后再将其放入水中,此时皮革会充分膨胀至原来的厚度。此时可以立即对皮革进行石灰处理,或者先使用稀释的烧碱、氨水或硫化钠将其中和,后者或许更适合用于皮革加工。即使将皮革长时间浸泡在水中,也不会发生腐烂现象,而且酸对皮革纤维的溶解作用微乎其微,皮革的强度也能得到良好保持。不过,进行石灰处理时必须借助硫化钠或陈年石灰,因为经过处理的皮革表面处于无菌状态,使用新鲜石灰则会导致石灰处理过程极其缓慢(参见第137页)。在实验中,可以使用0.5%浓度的博克斯“焦亚硫酸钠”溶液,浸泡过程中再逐渐加入0.25%的、事先用水稀释过的浓硫酸,不过在此之前需先将皮革取出。若要用于实际生产,直接通过燃烧硫磺来制备酸液会更为经济。

正如艾特纳所建议的,使用浓度为1/1000的烧碱溶液或1.5–3/1000的硫化钠溶液,由于其操作简单且安全,很可能会取代其他所有的软化方法。将皮革在这些溶液中浸泡24至48小时,必要时再在清水中短暂浸泡一下,就足以使皮革变软。约克郡学院的实验表明,这种浓度的溶液对皮革纤维几乎没有溶解作用,但却能有效地促使皮革在水中膨胀,因此无需再进行机械软化处理(尽管轻微敲打会有助于软化过程),同时几乎可以完全防止皮革腐烂,只要保持溶液的浓度不变,就可以反复使用。

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使用标准酸和酚酞即可轻松测定(参见L.I.L.B.,第17页)。无论是氢氧化钠还是硫化钠,都不会对皮革的软化过程产生有害影响,不过其软化效果可能略逊于传统方法——在传统方法中,腐烂菌的作用会导致皮革表皮部分受损。所使用的稀释溶液不仅对皮革的伤害较小,而且软化效果更好。Eitner(Gerber,1899年,第584页)指出,当使用浓度为1/1000的氢氧化钠溶液时,某些皮革的软化时间仅为两天,而使用硫化钠溶液则需要三天,纯水则需四天;此外,使用氢氧化钠溶液时仅有约0.6%的皮革成分会被溶解,而使用硫化钠时为0.7%,仅用纯水时则有高达1.9%的成分会因溶解而流失。

在鼓中使用40℃的温水,对于那些已在冷水中浸泡数天的完好皮革来说,能够快速实现软化;但如果皮革在处理过程中已受到污染,这种做法反而会加剧问题。那些内部已经部分腐烂,或在内层仍潮湿时就被暴晒过的皮革,虽然干燥后看起来似乎完好无损,但一旦经过软化处理,由于纤维被破坏,它们就会出现起泡或碎裂的情况,即便经过了最仔细的处理也是如此。对于受污染的皮革,氢氧化钠可能比硫化钠更适用。

有许多用于软化皮革的化学物质已获得专利。据说砷化物也被用于此目的,若将其溶解在氢氧化钠溶液中,其效果与普通的硫化钠相差不大。硝石也曾被用作软化剂,但其作用即便存在,也仅具有抗菌效果而已。普通的碳酸钠也被使用过,但其效果不如氢氧化钠。Barron还申请了含有气体、焦油和水的混合物的专利,这类混合物可能因其所含的氨和硫化物而具有软化作用,而焦油则含有石炭酸。最为离奇的混合物则是由Berry申请的,其成分包括半桶消石灰、半桶木灰、12磅钾碱、5磅硫酸以及4磅盐精!

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图22——击打装置。
除了简单浸泡皮革外,有时还需要通过机械方式处理皮革以使其变软。过去,人们会用钝刀将皮革在木梁上敲打来实现这一目的。这种方法至今仍被用于多种皮革的加工,但对于较厚的皮革来说,现在通常会被“击打装置”或“滚筒”所取代或辅助使用。这类装置由形状特殊的木质或金属箱构成,箱内装有两把非常重的锤子,这些锤子通过轮子上的销轴或凸轮交替抬起,然后落下击打皮革,使其被挤压到箱子的弯曲端,从而起到揉搓的作用。图22展示的是这种装置的常见形式。另一种更为现代的装置是美国的“双击式皮革加工机”,如图23所示,它似乎具有某些优势。“曲柄式击打装置”的外形与普通击打装置类似,但由曲柄驱动,多用于较轻度的皮革处理工作。

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图23——美国式皮革软化装置。
一次可以放入的皮革数量自然会随着皮革的尺寸以及软化装置的容量而变化,但必须确保皮革能够持续、稳定地经过软化处理。不应一次性将所有皮革放入,而应待它们开始正常软化后再逐个添加。根据皮革的状况和特性,软化处理的时间为10至30分钟。在放入软化装置之前,皮革必须先被软化到足以被对折而不会导致纤维断裂或拉伸的程度。软化处理完成后,还需让皮革再次浸泡一段时间,然后再将其放入石灰溶液中。有建议称,在浸泡液或软化装置中加入少量硫化钠,对于软化难以处理的皮革非常有效;这主要是因为硫化钠具有众所周知的软化细胞组织和角质组织的功效。此外,各种形状的滚筒也可用于软化皮革,尤其是对于皮革而言,其效果相当不错,而且与使用软化装置相比,对皮革的重量和品质造成的损害也要小得多。

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对于牛皮乃至羊皮而言,近年来许多先进的制革厂已完全不再使用传统的水槽来处理皮革。如果确实需要机械处理的话,人们会选择使用滚筒,有时会在皮革经过几天的石灰处理之后再使用滚筒,此时皮革会先在清水中软化。由于有了氢氧化钠、硫化钠或亚硫酸等化学物质,机械软化几乎变得不再必要。

图24——用于清洗或制革的滚筒。

这类滚筒本质上类似于桶式搅拌器,是直径为6到12英尺的大型圆柱形木制容器,其内部要么装有类似水车转轮上的支架,要么有圆形凸起,皮革可以落在这些凸起上。第111页所示的美国式清洗轮就是这种机器,而图24则展示了一种更为复杂的型号。滚筒不仅可用于软化皮革,还可用于制革、染色以及皮革加工中的许多其他工序。能够改变滚筒的旋转方向,以避免皮革卷起,这一功能十分实用。

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第十二章:去毛

在完成皮革的软化与清洁工作之后、开始对其进行鞣制之前,通常需要先去除其上的毛发或羊毛。最早的去毛方法是通过让皮革发生初步腐烂,这种腐烂会首先侵蚀表皮中的柔软黏膜,从而使毛发松动,而不会对真皮造成严重损伤。在那些长期未经过盐处理的皮革上,毛发松动现象往往会在无意中发生,这种现象被称为“滑落”,并且还可能对皮革的质地造成一定程度的损害。另一种传统的去毛方法是通过腐烂作用来使毛发松动,也就是人们常说的“发汗法”——即将皮革堆放在温暖潮湿的地方。有时也会先对皮革进行轻微的盐处理,以避免其过度腐烂。不过,这种方法的效果很不稳定,因此在所有文明国家都已不再使用。

图25——发汗室。

目前所采用的方法是将皮革悬挂在封闭的房间里,这种房间通常被称为“发汗室”(见图25),实际上它一般建在……之上。

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皮革被放置在地面,通过双墙或土堆来防止温度的突然变化。这些皮革会被挂放在专门的房间里,每个房间可容纳50到100张皮革。室温通常保持在15°至20°摄氏度之间,必要时可通过在带孔的地板下方通入蒸汽来加热空气,或者用喷头喷洒水来降温,不过喷水方式需避免直接冲到皮革上,这样才能保持皮革始终处于湿润状态。几乎不允许有通风,而有机物分解过程中会释放出大量氨气,这无疑有助于溶解皮革表层组织并使毛发松脱——因为作者发现,仅氨气就能很快达到这种效果。经过4到6天的处理后,毛发就会足够松散,此时可以用钝刀在木梁上刮除毛发,或者使用专门的工具(见第116页)。必须格外小心,以避免因腐烂而损坏皮革的结构。此时的皮革会变得黏糊糊的、完全松弛,而且毛发还可能被机器卷入皮革内部,为避免这种情况,人们通常会在处理完成后给皮革施加少量石灰。通过这种方式处理过且去除了毛发的皮革还需要用酸液处理,才能得到质量良好的鞋底皮革,因为单纯的蒸煮过程无法使皮革纤维膨胀或分离。在一些欧洲的制革厂中,也会采用类似的处理方法,但温度更高;这种方法也常被用于羊皮加工,被称为“staling”工艺。不过在这种工艺中,操作方式往往相当粗糙原始,常常会导致皮革严重受损。无论如何精心操作,蒸煮工艺的最大缺点就是皮革仍有可能因腐烂而出现质量问题,导致皮革结构变弱。不过,这种工艺最适宜用于制作鞋底皮革,因为虽然皮革中的物质会被溶解,但溶解后的物质会留在皮革中,不会被冲走,再加上单宁的作用,反而能提升皮革的坚固性。在英格兰,几乎所有制革厂都使用石灰来去除皮革上的毛发,尽管每家制革厂都承认石灰存在一些缺陷和不足。不过,很难找到一种没有同样甚至更严重缺点的替代品,而且石灰还具备一两项优点,使得它很难被取代。其中一点就是,尽管石灰不可避免地会造成一定的损失……

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从实质和效果来看,即便付出再多的努力,也不可能完全通过使用这种方法来破坏一叠皮革;而它的某些竞争对手则并非如此。另一个优点是,由于石灰在水中的溶解度极低,因此使用多少并不太重要;即使皮革被放置的时间比必要时间稍长一些,虽然仍会产生危害,但只有通过仔细准确的观察才能发现。而其他方法则要求精确控制时间和用量,要让普通工人注重这些细节并不容易。此外,关于石灰的特性、优点与缺点,人们已有数百年的经验积累,根据这些经验,我们便知道该如何正确使用它。相反,新的方法会带来许多意想不到的难题,往往需要调整整个处理流程,甚至只是脱毛步骤,才能使其发挥作用。随着我们对相关化学和物理变化了解的加深,或许就能更轻松地克服这些障碍。

石灰的来源主要是白垩或石灰石,它们都含有碳酸钙,通过在窑中燃烧可以去除其中的二氧化碳。不过,许多石灰石并非纯碳酸钙,其中还含有大量氧化镁、铁和氧化铝,这些物质可能是最初以黏土的形式存在于形成石灰石的沉积物中的。这类含黏土的石灰石在燃烧后会生成天然水泥,如鲕状石灰石以及其他“水硬性”石灰,这类石灰即使在水中也能凝固。氧化镁和黏土的存在不仅会减少石灰的含量,还会使石灰更难以发生反应;而氧化铁虽然几乎不溶于水,但可能会机械性地嵌入皮革的纹理中,从而导致后续出现污渍。在窑中燃烧石灰的过程可能并不像教科书上的方程式所描述的那么简单。的确,仅通过加热就可以分解碳酸盐,但要完全分解则需要极高的温度,而这在实际燃烧过程中很难实现。而且,燃烧产生的可燃气体很可能会将部分二氧化碳转化为一氧化碳,从而使二氧化碳与石灰分离——因为一氧化碳与石灰没有亲和力。一氧化碳正是导致石灰窑废气具有强烈毒性的原因,而纯净的二氧化碳虽然无法吸入,但并不具备毒性。

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生石灰(CaO)与水接触时会发生反应,释放出大量热量,从而转化为氢氧化钙(Ca(OH)2)。当石灰质地轻且多孔时,这种转化会迅速且容易地发生——这类石灰是通过低温烧制白垩或优质石灰石得到的。但如果石灰被过度加热,或者含有在窑温下会熔化的硅酸盐或其他盐类,那么就会形成致密的石灰,这种石灰难以溶解,转化速度极慢,不仅无法被利用,还会因溶解过程中产生的热量而在皮革上烧出洞来。勒夏特列[69]指出,对于致密的石灰来说,在低温环境下完全溶解通常需要24至48小时;而氧化镁的溶解难度更大,那些经过高温烧制的样品往往需要数月时间才能完全水合;石灰与氧化镁的混合物则介于两者之间。热量能显著加速石灰的溶解过程,即使是经过高度烧制的氧化镁,在100℃下也只需约6小时即可水合。在浓度为2%的氯化钙或氯化镁溶液中,石灰的溶解速度也会更快。从这些事实可以很容易地推断出:为了实现石灰的快速有效溶解,必须使用适量嘅水——既不能太多,也不能太少。如果用水量过少,石灰只能部分溶解,而且新的水难以渗透到粉末内部;而如果用水量过多,温度会下降,溶解过程会变慢,石灰也无法轻易变成粉末,因而无法用于石灰处理工艺中。在所有石灰溶解方法中,直接将石灰倒入石灰池的传统方法或许是最不合理的,因为它会导致未溶解的石灰块形成,这些块状物可能会烧伤皮革,同时还会与石头和灰尘一起让石灰池迅速被无用物质堵塞。最好的处理方法则是建筑工人以及许多欧洲国家工厂所采用的方法:先将大量石灰放入浅槽中,加入足够的水使其充分湿润,然后让其静置24小时,再加入足够的水将其变成稠厚的糊状物。以这种状态保存的话,石灰数月内都不会变质。使用时,只需取出适量的糊状物,在容器中与水充分混合,然后再将其倒入石灰池,此时容器中的石头和沙子仍留在其中。这样就能避免灰尘带来的各种问题。如果将石灰以未溶解的状态储存,它会逐渐从空气中吸收水分,进而变软、结尘,变得难以使用。

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二氧化碳会被完全消耗,而空气中的二氧化碳残留物则会逐渐将其转化为无用的碳酸盐。[69] 《鼓励协会公报》,1895年,第10卷,第52-62页;《化学工业学会杂志》,1895年,第575页。
石灰在水中的溶解度非常有限,不同化学家测得的数值之间差异较大。下表为作者实验室的A. Guthrie先生所测得的结果,可能是最精确的数据之一[70]:
在5°C时,100立方厘米的饱和石灰水中含有0.1350克CaO。
10°C时为0.1342克,15°C时为0.1320克,20°C时为0.1293克,25°C时为0.1254克,30°C时为0.1219克,35°C时为0.1161克,40°C时为0.1119克,50°C时为0.0981克,60°C时为0.0879克,70°C时为0.0781克,80°C时为0.0740克,90°C时为0.0696克,100°C时为0.0597克。[70] 《化学工业学会杂志》,1901年,第224页。
需要指出的是,与大多数物质不同,石灰在水中的溶解度会随着温度的升高而降低。因此,在将石灰水作为标准溶液使用时,必须确保其在恒定温度下保持饱和状态。上表中的数据是使用纯大理石石灰测得的;若使用普通的不纯石灰石制成的石灰,则得到的石灰水浓度会稍高一些。这一现象难以解释,但可能是由于形成了某种石灰和氧化镁的复水合物,而这种复水合物的溶解度高于这两种单水合物各自的溶解度。这些结果与制革业者的传统观点相符——他们认为用白垩制成的石灰对皮肤的刺激性比用不纯石灰石制成的石灰要小。要测定某种石灰的溶解度,只需将其过量加入带塞的烧瓶中,不断摇晃直至得到浓度恒定的溶液。然后取一定体积的该溶液(必须清澈且不含未溶解的石灰),以酚酞为指示剂,用N/10浓度的盐酸进行滴定即可。

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饱和石灰水可作为一种碱性标准溶液,用于多种用途。只要保持过量的石灰存在,该溶液就会具有强碱性,且在普通实验室温度下其浓度几乎不会发生变化。该溶液的浓度约为1/20当量,但若要进行精确测量,则需用N/10浓度的酸来准确测定其浓度。在15°C条件下,1升纯石灰水需要471.4立方厘米的N/10浓度酸才能被中和。

石灰在糖溶液中比在水中更易溶解。这类溶液曾被用作标准溶液,人们还会在石灰中加入糖,以增强其对皮革的处理效果。

以下是约克郡学院皮革工业实验室的G. W. Flower先生对利兹一家制革厂所使用的石灰进行的分析结果[71]:
百分比:
SiO2及不溶性物质:17.70%
Fe2O3:6.42%
CaO:49.86%
CaCO3:14.21%
CaSO4:3.01%
CaCl2:0.33%
MgO:2.09%
有机物:0.80%
水分:5.58%
总计:100.00%

[71] 《化学工业学会杂志》,1901年,第224页。

该样品中可利用的石灰含量仅为31.02%,其余部分很可能与二氧化硅结合在一起。此外,其中还含有相当数量的氧化铁,这些氧化铁可能会机械性地嵌入皮革的孔隙中,而在后续处理过程中溶解,从而导致皮革颜色变深。从其中所含碳酸盐的含量来看,这种石灰也属于未完全烧制的石灰。

作为对比,这里还可以给出来自巴克斯顿的优质石炭纪石灰岩的分析结果:
百分比:
CaO:91.95%
MgO:1.30%
CO2及水分:6.75%
总计:100.00%

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“可用”石灰的测定——对于制革工人而言,石灰的实际价值很容易确定:只需从若干块石灰中取样,将其敲成小块,然后在研钵中粗磨,再迅速将其中一部分磨得尽可能细,立即将其转入带塞的瓶子中进行称重。取不超过1克的样品,倒入带塞的1升烧瓶中,用煮沸后的热蒸馏水将其大致加至刻度线,静置数小时并偶尔摇晃。待其冷却后,再用冷蒸馏水精确加至刻度线,再次充分摇晃并让其沉淀,或直接过滤,然后用移液管取出25或50立方厘米的澄清液,用N/10浓度的盐酸或硫酸及酚酞进行滴定。每1立方厘米的N/10浓度酸相当于0.0028克氧化钙。为了节省成本而使用质量较差的石灰来用于制革其实是一种非常错误的做法,因为虽然成本有所降低,但由于需要使用更多石灰、更频繁地清洗设备,以及因石灰反应不彻底而导致的污渍和烧伤风险,这些代价远远超过了节省的成本。

石灰对皮革的作用之前已经有过一些介绍。石灰本质上是一种溶剂。表皮中已硬化的细胞会膨胀软化,而黏液层及毛鞘则会被分解溶解,这样用钝刀刮擦时,这些物质就会连同毛发一起被完全去除(这就是所谓的“鳞屑”或“皮屑”,德语为Gneist或Grund)。毛发本身几乎不会发生变化,只有其柔软且处于生长状态的根部会有所改变,但真正的皮革则会受到强烈影响。皮革中的纤维会膨胀并吸收水分,从而使皮革变得饱满;同时,纤维中的“黏合物质”也会被溶解,纤维会分裂成更细小的纤维丝。这些纤维丝首先会膨胀并变得透明,最终会被腐蚀甚至溶解。碱类和酸类也会导致纤维膨胀,这可能是由于它们与纤维物质形成了亲和力较强的化合物,而这些化合物比未经过处理的皮革更易与水结合。[72] 这种膨胀对制革工人来说很有好处,因为它能增强皮革的真皮部分硬度,从而便于将其与附着的肉层分离。此外,它还能通过将纤维分解成单个纤维丝,增加皮革与处理液的接触面积,从而有助于制革过程。这对于那些后续要用温和的液体进行处理的皮革来说尤其有利,因为这样的处理需要让纤维中的黏合物质被溶解掉,才能使皮革更具弹性;在制作鞋底时也是如此。

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皮革的重量与硬度方面,必须在加工过程中的某个阶段对皮革进行膨胀处理;不过,通过选择合适的鞣制液酸度,或许可以以更少的物质损失和强度下降来实现这一效果。石灰的另一个优点在于它能作用于皮革中的脂肪,将其几乎完全转化为不溶性皂类,从而避免这些脂肪对后续鞣制过程以及成品皮革造成损害。如果之后使用强酸——无论是无机酸还是有机酸——这种石灰皂就会被分解,脂肪又会重新释放出来。在经过蒸煮处理或石灰处理量很低的皮革中,这些脂肪会带来严重问题,导致成品皮革出现变暗或油渍。

[72] 参见第84页。
[73] 这一观点曾受到质疑,但我已确认其正确性。

传统的石灰处理方法是将皮革水平放置在大容器中的石灰乳中,确保每张皮革完全浸没后再放入下一张,以保证它们之间有足够的液体。每天甚至每天两次,需要将皮革取出,同时充分搅动容器,使未溶解的石灰均匀分布在整个液体中。之后再将皮革放回容器中,注意要使其完全摊开。所需石灰的量尚无定论,但由于石灰的溶解度有限,只要充分消化,过量使用反而只是浪费而非有害。不同类别的皮革,以及同一类型皮革在不同工厂中的处理方式,在所用石灰量、处理时间以及操作方法上存在很大差异。正如我们所见,石灰的溶解度约为每升1.25克,换算成体积的话,即每立方英尺约1又1/4盎司;而在普通的石灰处理池中,每张皮革的用石灰量不超过1/4磅。只有溶解在液体中的石灰才能作用于皮革,但随着液体中被皮革吸收,就需要补充固体石灰;尤其是当皮革平铺在处理池中、无法让液体流动时,这种情况更为明显。如果将皮革悬挂在不断循环且通过另一容器中的固体石灰保持高浓度的石灰水中,那么皮革去毛的速度与使用石灰乳时相当,但就石灰而言,只要在普通处理方法中也能足够频繁地搅动液体以保持石灰均匀分布,那么这种方法似乎并无特别优势。而对于那些溶解度更高的去毛剂,则情况有所不同。目前已有许多关于通过悬浮方式来进行石灰处理的专利申请。

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虽然这些技术原本属于专利,但现在已变为公共财产,并在各大洲得到广泛应用。必须将沉淀在池底的石灰搅动起来,使其保持悬浮状态,实现这一目的的方法可以是像“悬浮装置”(第221页)那样移动框架上的皮革,或者使用基于泵原理的搅拌器,将液体和污泥从池底抽上来。这类搅拌器已在德国获得专利,但在作者的制革厂中其实早已开始使用。另一种有效的办法是在池底附近安装类似蒸汽船螺旋桨结构的搅拌器,并用格栅加以保护(见图26)。通常也会通过桨叶来搅动皮革,或是向池中吹气来使其混合,不过后一种方法既不高效,也不经济。

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图26——悬浮式石灰池。

如前所述,随着温度的升高,石灰的溶解度以及石灰液的浓度都会下降,但石灰对皮革材料的溶解作用却会显著增强。因此,在高温环境下,皮革中的毛发会更快地被分解,但皮革无法充分软化,反而会变得松软、有空洞,且容易出现纹理不均的问题,其重量也会下降。对于鞋底皮革而言,这种处理方法显然会带来灾难性后果。在少数需要使皮革质地明显软化、变得更为松软的轻型皮革加工中,或许可以利用这一效应;不过要精确控制普通石灰池中的温度极为困难,而使用能够持续循环液体的悬浮式装置则可能获得更好的效果。

当石灰液温度很低时,尽管其浓度较高,但其溶解作用也会大大减弱。在恶劣天气下,如果物品被冻在石灰池中,虽然处理时间可能会远远超过常规时间,但过度处理的风险其实很小。通常情况下,最好在夏季的常温下进行加工;冬季则可通过加热石灰处理场所来实现,而非直接加热石灰本身。如果使用经过消解后已冷却的石灰,那么即使在寒冬,也可以将用于制备石灰的水加热到不超过20℃的温度。

不同制革商以及针对不同种类的皮革,所使用的石灰量差异很大。这一差异不仅取决于期望达到的效果及使用方式,还与使用者的主观意愿有关——由于石灰的溶解度有限,过量使用其实并不会造成太大危害。对于鞋底皮革,建议的添加比例在皮革原始重量的1%以下到10%或12%之间;但实际上,只有2-3%的石灰才能真正发挥作用,其余部分都会被浪费掉。为充分利用所有石灰,就需要频繁搅拌,以确保其均匀分布。此外还需注意,市售石灰的氧化钙含量在80%以上到30%不等。冯·施罗德发现,每升石灰液中含6克氧化钙就足够了,但实际上人们通常会添加更多。另外,新配制的石灰液必须比已经使用过的石灰液具有更高的浓度,这部分原因在于……

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在陈旧的石灰液中也会发生一些细菌作用,从而产生氨气,有助于去除皮革上的毛发。此外,石灰本身也具有这种效果;而陈旧液体中的石灰会以悬浮状态存在更长时间,因此分布更为均匀。在美国,有一种被称为“布法罗法”的石灰处理方法已被广泛用于鞋底皮革的处理,现在许多欧洲的皮革厂也在使用这种方法。该方法包括短暂地用石灰处理,随后再用温水冲洗。有时还会加入少量硫化钠或其他硫化物来进一步强化石灰的作用。例如,在美国的一家大型皮革厂中,用于制作鞋底皮革的生皮只需用2磅石灰和2.5盎司硫化钠处理10小时,然后在35-45摄氏度的水中浸泡一晚,就能轻松去除其上的毛发。另一家欧洲公司则让生皮在含有少量污水的弱酸性新鲜石灰液中浸泡两天,然后再用32摄氏度的水处理6-8小时,这样生皮上的毛发就会被去除,之后还需再放入温水中浸泡两小时才能进行下一步处理。石灰处理与热水处理可以以各种方式结合使用。石灰处理的時間越长、浓度越高,那么在水中处理的时间或温度就可以相应降低。这种方法非常适合用于处理鞋底皮革,但它无法彻底分解油脂或使皮革纤维膨胀,通常需要在后续步骤中使用硫酸来实现这一目的。经过这种处理后的生皮几乎不含石灰,其材质损失也远远低于传统石灰处理方法。或许比石灰用量更为重要的是,石灰在相同液体中停留的时间长短。陈旧的石灰液会充满氨气以及石灰作用于皮革后产生的其他物质,如酪氨酸、亮氨酸(氨基己酸)以及某些己酸。用硫酸将陈旧的石灰液酸化后,就会明显闻到难闻的羊臭味,同时还有大量已部分变性的明胶沉淀出来(参见第64页)。石灰具有很强的抗菌作用,新鲜的石灰几乎是无菌的,但非常陈旧的石灰,尤其是在炎热天气下,往往含有大量活性细菌,通过直径为1/6英寸的显微镜就能观察到这些细菌。它们的存在意味着皮革正在腐烂,如果细菌数量过多,用这类石灰处理过的皮革往往会变得松软、有空洞且纹理粗糙,严重时甚至会导致皮革完全毁坏。在显微镜下还可以看到碳酸钙形成的球形结晶。

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这种显微镜下的结构与二叠纪石灰岩中的结构类似,其形成原因可能都是由于含有大量有机物质的液体结晶所致。在许多制革厂中,从石灰液中回收氨气的可能性其实很低,不过可以通过在适当容器中对旧石灰进行蒸煮,再将氨气蒸汽在稀硫酸中冷凝来实现这一目标。氨气的含量通常不超过0.1%的NH3。关于氨气含量的测定方法,请参阅L.I.L.B.第30页。

在某种程度上,旧石灰比新石灰更易于去除皮革上的毛发,且具有更强的软化效果,这对皮革加工来说很有好处;不过对于那些对重量和硬度要求极高的鞋面皮革而言,使用旧石灰必须严格控制在一定范围内。对于小山羊皮、摩洛哥皮以及有色小牛皮等需要保持良好光泽和质地的皮革,通常采用其他方法,如使用硫化物,才能获得更好的效果。对于那些难以软化、且对石灰作用有很强抵抗力的东印度皮革等,旧石灰确实很有用,但即便如此也需控制使用量。一般来说,石灰不应存放超过三个月而不进行至少部分的更换处理,而让同一批石灰持续使用12个月后再一起清洗的做法几乎是最糟糕的方案。更好的做法是定期对石灰进行清洗,必要时可利用部分旧溶液来制备新石灰,从而避免过于突然的转变。旧溶液中所含的氨气和有机物质具有一定的价值,因为溶解在其中的石灰量其实并不重要。氨气能够显著提升溶解能力和去毛效果,同时造成的皮革膨胀程度也低于同等量的石灰。在某些情况下,可能需要人工添加氨气来实现这一目的。此时,以硫酸铵的形式添加会比以液态氨的形式添加更为经济便捷。如果希望保留氨气,那么就必须将石灰妥善遮盖起来。那些含有过量氨气和石灰的旧石灰,在炎热天气下有时会导致皮革出现透明状膨胀现象,进而破坏其纤维结构。[74]作者曾在用硫化物处理过的非常陈旧且强度较低的皮革上观察到类似现象,这些皮革被放置了几周时间。溶解在溶液中的物质的主要作用在于……

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动物性物质的存在有助于细菌在其中生长,而在新鲜的石灰中细菌则无法存活。不过,腐烂的石灰中可能也含有由其中的细菌产生的分解酶(见第17页),这类酶能够溶解皮革中的物质。艾特纳发表了关于石灰溶解皮革成分量的研究结果[75],他发现,要使皮革上的毛发完全脱落,使用旧石灰时的物质损失量明显大于使用新鲜石灰时的损失量;尽管在处理的最初两天里,新鲜石灰的效力更强。正如他所指出的,这一事实证明了目前广泛采用的轮流使用不同石灰的处理方法的合理性——先从旧石灰开始处理,再使用新鲜石灰完成处理。(另见第131页。)
[74] 格伯,1884年,第150、184页。
[75] 格伯,1895年,第157–159页、169–172页。

关于所使用的分析方法的详细信息,需参考艾特纳的原始论文,但附表(见下页)概括了他的研究结果。各列标题对应的含义如下:
A. 通过用碳酸中和石灰而沉淀出的皮革成分。
B. 通过用盐酸稍微酸化后进一步沉淀出的成分。
C. 通过用次氯酸或硝酸汞沉淀出的可溶性肽类物质。
显然,这些数值并不代表全部溶解的有机物质,很遗憾没有对此进行测定。不过可以合理推测,该表格确实反映了不同液体中的相对溶解度。在每项测试中,每公斤生皮都使用了2升的液体。当使用旧液体时,会先测定这些液体中原本含有的皮革成分,然后从最终结果中将其扣除。

| 天数 | 皮革类型 | 使用的石灰液体 | 处理后每升液体中的皮革成分含量(克) | 百分比 |
|------|----------|----------------|--------------------------------------|--------|
| 1 | 牛皮 | 新鲜石灰 | 30克/升 | 6[76] | 1.068 | 0.324 | 2.370 | 3.762 | 2.35 |
| 2 | 同上 | 新鲜石灰 | 9克/升 | | 2.764 | 0.540 | 3.624 | 6.928 | 4.14 |

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3 “新鲜石灰,30克,1/2克。
每升含硫化钠量:5[76] 0.852 0.172 1.816 2.840 1.75”

4 “同上,8个样本,每升含硫化钠量:0.868 1.318 3.356 5.542 3.46”

5 “5周龄的石灰,已有4包石灰经过处理,每升含硫化钠量:2 0.180 0.212 0.988 1.380 0.87”

6 “同上,5[76]个样本,每升含硫化钠量:0.868 1.318 3.356 5.542 3.46”

7 “5个月龄的石灰,含有硫化钠,每升含硫化钠量:2 0.196 0.188 0.864 1.248 0.77”

8 “同上,5[76]个样本,每升含硫化钠量:0.928 1.198 3.004 5.130 3.06”

9 “牛皮,使用与上述相同的新鲜石灰,每升含硫化钠量:5[76] 1.982 0.413 4.501 6.896 4.30”

10 “同上,8个样本,每升含硫化钠量:3.132 0.672 5.741 9.545 5.94”

11 “使用与上述相同的新鲜石灰,另加1/2克,每升含硫化钠量:5[76] 1.012 0.403 2.315 4.730 2.96”

12 “同上,8个样本,每升含硫化钠量:2.521 0.653 5.026 8.200 4.87”

13 “已废弃的旧石灰,每升含硫化钠量:5 0.344 0.291 2.341 2.976 1.84”

14 “同上,8[76]个样本,每升含硫化钠量:2.119 1.697 6.952 10.768 6.45”

15 “使用了4周的含硫化钠的石灰,每升含硫化钠量:5[76] …… 1.600 1.047 2.527 1.58”

16 “同上,8个样本,每升含硫化钠量:0.791 0.519 4.592 5.892 3.43”

[76] 皮革为无毛状态。

从表格中可以看出,仅考虑为去除皮革上的毛发而所需的石灰处理量时,旧石灰的损耗率始终高于新石灰;而使用硫化钠处理的石灰,其损耗率则低于仅使用普通石灰的情况。唯一的例外是第15项——4周龄的含硫化钠石灰在去除毛发的过程中损耗率最低。事实上,只要持续添加适量的硫化钠来保持其强度,含硫化钠的石灰似乎会以非常缓慢的速度变质。

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8号样本中的皮革有5个月大,其处理后的效果仍可视为良好。艾特纳特别指出的是,在脱毛的初始阶段,旧皮革的溶解作用较为缓慢,而当皮革开始软化时,其溶解速度则会加快。无论如何,损失程度似乎并不像其他脱毛方法的支持者所声称的那么严重。如果我们假设所有溶解的皮革成分都能用来制作皮革,那么仅经过脱毛处理的牛皮,其最大损失也不到总成分的3.5%;而且必须记住,其中至少有一部分是表皮组织,这些组织无论如何都无法转化为皮革。在2号、4号、10号、12号和16号样本中可以看出,脱毛后若再使用膨胀剂处理,会导致相当大的损失,但需要记住的是,对于需要具备柔软性和弹性的皮革来说,至少要使部分粘合物质溶解才能达到这一效果。艾特纳根据实验结果推算出干皮革的重量:在绿色牛皮中,100份原始皮革相当于32份干皮革;在绿色小牛皮中则相当于25份;而在干燥后的小牛皮中则相当于56份。对于那些需要极高柔软度和伸展性的皮革,比如用于制作手套的羊皮,其损失程度必然会远远高于普通皮革,羊皮的损失率在20%到27%之间。在脱毛过程中,由石灰的化学作用以及细菌和细菌酶的作用所造成的损失,目前仍属于不确定因素。已故的冯·施罗德教授[77]进行了一系列关于石灰处理和发酵处理的实验,他一贯以严谨细致的态度开展工作,这些实验结果表明,化学作用的重要性远高于细菌作用。他在屠宰后立即将新鲜皮革在制革厂彻底清洗并去除肉块,然后将皮革切成约10厘米见方的块状,放入不断更换的盐水中腌制,最后将其保存在饱和盐溶液的玻璃罐中。他发现,如果将皮革上的盐分完全洗掉,然后放在16摄氏度左右的潮湿环境中,经过四到五天,细菌的作用就能使皮革上的毛发充分松动。而那些没有先去除盐分的皮革,则需要在潮湿环境中放置大约十周才会出现发酵迹象。他还用类似的处理过的皮革进行了石灰处理实验,有的皮革在洗去盐分三天后进行实验,有的则未经处理,两种情况下皮革都实现了脱毛。

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三到四天内即可完成处理。在这些实验中,每升水中分别加入了6克、18克和30克的石灰,同时放入约200克的皮革,但无论皮革是否经过清洗,其脱毛所需的时间都没有任何显著差异。在配制石灰液时,将1体积的用过后的石灰液加入3体积的水中,也并未产生任何可察觉的影响。通过对皮革及石灰液的仔细细菌学检测发现,由于强烈的盐分作用,皮革几乎已被彻底灭菌,而石灰液中则基本不存在细菌。[77] 《制革化学》,柏林,1898年,第646页。

冯·施罗德认为,只要保持溶液处于饱和状态,过量使用石灰并不会带来任何好处,这一结论既符合实际经验,也有科学依据。不过,他关于旧石灰液及细菌影响的实验结果与实际制革工人以及其他科学研究人员的结论相悖。对于实际制革工人而言,新旧石灰的不同效果已是众所周知的事实,因此实验室实验的结果并不能否定这一点,即便这些结果并非仅由艾特纳的实验所证实,还有作者所在实验室及其他机构的大量研究结果作为支撑。此外,苏打溶液完全不含细菌,却无法使未经腐烂处理的皮革脱毛这一事实,也至少表明细菌的作用是必要的(见第137页)。在作者建议下进行的一些实验中发现,一块完全新鲜且经过灭菌处理的小牛皮,在用灭菌过的石灰液处理十天后仍未脱毛,但在向其中加入细菌培养物后便迅速脱毛了。要完全杜绝细菌的存在极其困难,即便使用经氯仿或二硫化碳处理过的完全新鲜的皮革,在准备脱毛时仍能检测到细菌存在。不过,冯·施罗德的研究工作极为严谨可靠,因此这些不同的实验结果必定不是实验误差所致。至于旧石灰液,已知氨气能显著促进脱毛过程,但他所使用的石灰液中氨气的含量究竟如何则不得而知。另外,含有大量有机物质的旧石灰液能够为细菌提供生存条件,而含25%成分的、可能并不太旧的石灰液,在加入75%的水后很可能会被彻底灭菌。为了在真实的制革条件下进行公平测试,石灰液应当完全按照特定方式配制。

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这种溶液是由含有大量氨和有机物质的陈年石灰液构成的,而非水。这些皮革在进入冯·施罗德设计的盐溶液中之前,很可能已经经历了足够的细菌作用;而且盐溶液本身也可能对去除皮革上的毛发起到了某种作用。还有可能的是,他所使用的细菌培养基并不适合碱性细菌的生长,因此才得到了阴性结果。在这种情况下,几乎不可能得出任何确定的结论,显然有必要进一步开展相关实验。

氢氧化钠与氢氧化钾——自古以来,主要由碳酸钾构成的木灰就被用于去除皮革上的毛发,可以单独使用,也可以与石灰一起使用。实际上,这一工艺的德语名称“Aeschern”就源自这一事实。近代以来,人们常常推荐使用现成的氢氧化钠,或是通过添加石灰来现场制备的氢氧化钠,作为石灰的替代品。它的作用与石灰非常相似,但由于其溶解度更高,因此效果更为显著。不过,这也成了其应用的最大障碍之一:浓度与石灰水相当的氢氧化钠溶液很快就会耗尽,而浓度更高的溶液则会对皮革造成过强的破坏作用。作者实验室的实验表明,浓度与石灰水相当的氢氧化钠溶液所能溶解的皮革物质远远少于石灰水,但它具有更强的抗菌性,且在没有细菌作用的情况下难以有效去除皮革上的毛发(参见第137页)。此外,氢氧化钠还会导致皮革更加膨胀,很难保持其表面的平滑与无皱状态。

氢氧化钠的一个巨大优势在于,由于其本身及其碳酸盐在水中的溶解度较高,因此通过清洗就能更轻松、更彻底地将其去除,而石灰则做不到这一点。在某些情况下,氢氧化钠被成功用于软化那些质地过于坚硬、不适合制作摩洛哥皮或较软皮革的原料;同时它也适用于软化干燥后的皮革制品(参见第115页)。如果只是为了“增强”石灰的效果而使用氢氧化钠,最好以碳酸钠的形式加入,这些碳酸钠会在加工过程中被石灰氧化。以皮革重量的1/4或1/2比例添加此类物质,能够显著提升石灰的软化效果。需要指出的是,在将硫化钠与石灰一起使用时,氢氧化钠也是其反应产物之一。

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分解作用,[78]这很可能是该材料在磨砺皮革时的效果与红砷相比存在差异的重要原因。[78]这一观点虽遭质疑,但很可能是正确的,尽管其实际反应难以通过分析方法加以证明;不过其对皮革的影响确实如所述那样。戈达尔明的佩恩和普尔曼先生们最近为一种间接的皮革处理方法申请了专利,[79]该方法兼具科学价值与实用意义。由于石灰的溶解度很低,因此必须使用浓度较低的溶液,这使得常规的皮革处理过程十分缓慢。而氢氧化钠则可以以较高浓度的溶液形式使用,且不会对皮革造成损害,也不会导致皮革组织过度膨胀。由于其极强的扩散性,氢氧化钠能够迅速渗透到皮革内部。不过,若单独使用氢氧化钠,皮革会过度膨胀,无法满足大多数加工需求;至少对于某些类型的皮革(如水牛皮和山羊皮),在皮革中加入一定量的石灰才是确保加工成功的必要条件。如果先用氢氧化钠使皮革膨胀,然后再用氯化钙溶液处理,就会发生双重分解反应:氢氧化钙会在皮革纤维内部形成,而钠则与氯结合生成普通食盐。这两种溶液都可以按需混合使用,通过使用专用设备,整个皮革处理过程可在五到六小时内完成。不过,研究发现,用这种方法处理过的新鲜皮革是无法去除毛发的,其原因似乎在于,在常规的皮革处理过程中,表皮是在细菌发酵剂与碱性溶液的共同作用下被溶解的。如果在用于去除毛发的氢氧化钠中加入硫化钠,就可以在不使用腐烂处理手段的情况下去除毛发,但这一过程很难在不破坏毛发的情况下完成。普尔曼先生建议,所有要通过其方法去除毛发的皮革都应在冬季浸泡48小时,夏季则浸泡24小时,且浸泡液必须是高度腐臭的。这一要求使得该方法在很多应用场景下存在严重缺陷,因为腐臭的浸泡液会对皮革的质地造成极大损害,尤其是在炎热天气里。不过,对于某些用途而言,这一方法的优点在于:通过普尔曼的方法,皮革可以被充分处理,纤维也会膨胀,从而为鞣制做好准备,同时不会导致毛发松动。笔者曾见过经过这种处理的鹿皮,其上的毛发仍完好无损。

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其硬度极高,而普通石灰处理后的皮革则具有柔软与丰满的质地,这种效果是无需使用石灰就无法实现的。[79] 英国专利2873号,1898年。

普尔曼公司建议,最好在专用槽中进行此类处理,而非使用桶或搅拌器;同时,氢氧化钠的浓度不应超过每10加仑1磅(即1%)。皮革或小牛皮需在溶液中浸泡约48小时,期间需将其取出并再次放回溶液中。如果浸泡过程处理得当,皮革上的毛发就会完全脱落。之后,将皮革沥干2小时,再放入含有氯化钙溶液的另一个槽中,该溶液的浓度应略高于氢氧化钠溶液,约为每10加仑1.5磅。皮革在此溶液中再浸泡约48小时,期间需取出一次,然后用软水(不含暂时性硬度)彻底清洗,如此处理后皮革可以长期保存而不受损。由于氢氧化钠和氯化钙溶液对一般的腐败细菌都具有杀菌作用,因此这两种溶液都可以长期使用,而且只需通过添加高浓度溶液即可维持其适当的浓度。这类高浓度溶液的密度为1.4(80度Tw.),每加仑可含有约5.5磅的氢氧化钠和5.75磅的氯化钙。

除了能大大节省时间之外,这种处理方法的效应也更容易控制,而且通过检测溶液浓度,还可以精确确定皮革吸收了多少氢氧化钠(以及相应的石灰量)。与普通石灰处理相比,这种方法能更有效地去除油脂,因为氢氧化钠皂可溶于水;不过要达到这一效果,必须在皮革放入氯化钙溶液之前先去除肥皂成分,否则它会变成不溶性的石灰皂。在许多地区,这种处理方法的另一个优点是几乎不会产生废水,也不会产生难以处理的石灰渣。不过,前面已经提到了传统浸泡法存在的严重缺点。

除了先使用氢氧化钠再使用氯化钙之外,也可以先用氯化钙溶液处理皮革,然后再用氢氧化钠处理;或者直接将氢氧化钠涂在皮革的肉面部分。这些改进方案也在普尔曼公司的相关资料中有介绍。

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普尔曼拥有相关专利,但他们愿意以较低的许可费允许人们进行实验。碱性碳酸盐对皮革的作用比相应的水合物要温和得多;虽然它们能够去除皮革上的毛发,但在没有石灰的情况下,其作用效果并不稳定且速度较慢。“Polysulphin”(由Keynsham的Polysulphin公司生产)的脱毛效果主要得益于碳酸钠,而非其中所含的微量硫化合物。碳酸钠在市场上以三种形式存在:较为纯净的干燥碳酸钠,即“纯碱”;含有62.95%结晶水的“苏打晶体”,也就是洗涤用苏打,Na2CO3·10H2O,在空气中会风化;还有Gaskell和Deacon所生产的“结晶苏打”,Na2CO3·H2O,其结晶水含量仅为14.5%。需要记住的是,当碳酸钠与石灰一起使用时,它会变成具有强腐蚀性的NaOH。硫化物——长期以来,人们一直将雄黄(即红色砷硫化物,德语为Rusma)作为添加剂加入石灰中,用于处理优质皮革。雄黄具有使毛发和表皮结构松散的作用,而且相比单独使用石灰,它对皮革粘合物质的溶解程度更低,因此能得到质地更为紧密的皮革。不过,最好先探讨一些更现代、更简单的替代品,比如钠和钙的硫化物,然后再来讨论雄黄的作用。如果以高浓度使用碱金属和碱土金属的硫化物,比如5%或更高浓度,它们能迅速将毛发和羊毛等坚硬的角蛋白结构分解成浆状物,首先破坏内部的细胞,使得毛发像一串香肠一样皱缩起来;几小时之内,或者在使用极高浓度溶液的情况下,短短几分钟内,这些物质就会完全分解,可以用扫帚清扫或用水冲洗掉。同时,它们对皮革本身的影响很小,尤其是对皮革的粘合物质,不过皮革的纹理会膨胀并暂时变得柔软一些。另一方面,如果以低浓度,比如1/4%或更低浓度,与石灰一起使用,那么毛发几乎不会受到损伤,而毛发根部及污垢则会被迅速清除,其效果与使用砷类似。硫化钠(Na2S·9H2O)——关于硫化钠的测定方法,请参阅L.I.L.B.第28页。

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[80] 实验记录中记载的结晶水含量为10 Aq。后续研究表明,市售硫化物所形成的纯晶体中仅含有9 Aq的水分,即67.5%的水分。

悬浮在浓度为2%至3%的硫化钠溶液中的皮革,其上的毛发会迅速脱落。对于较为普通的鞋面皮革,通常采用以下方法去除毛发:在含15°-28° Tw(30-40%浓度)的硫化钠溶液中加入石灰作为增稠剂,然后用纤维刷将此溶液涂在皮革的毛发生长面上,再将皮革置于潮湿处或放入容器中。几小时后,毛发就会变成糊状。另一种方法是将皮革浸入不含石灰但浓度相同的溶液中,由于毛发上仍残留有足够的碱性物质,因此也能起到去除毛发的作用。操作人员必须佩戴橡胶手套,以防止溶液对皮肤和指甲造成腐蚀。对于较薄的皮革,只需将混合液涂在皮革的肉面一侧,几小时后毛发或羊毛就会松动,而不会被破坏。

对于加工用皮革以及更高级别的鞋面材料,最好将这种物质作为普通石灰的添加剂,添加量为皮革重量的1/4至1/2%。这样不仅能更快地去除毛发,还能减少皮革材料的损失。优质的硫化钠呈浅棕色,几乎无色,其中干硫化钠的含量为28%至32%,这类物质暴露在空气中会容易吸潮。现在还可以得到熔融态的硫化钠,其实际含有的硫化物含量几乎是结晶态的两倍。许多硫化钠样品呈现深绿色,这是由于其中含有硫化铁所致。只要小心使用,硫化铁的存在并不会造成严重危害。如果让其在该溶液中静置一段时间,硫化铁就会沉淀出来。

硫酸钙,化学式为Ca(SH)2,有时也被称作Böttger’s Grünkalk,是一种高效的脱毛剂。它对皮革纤维的破坏性可能甚至低于硫化钠,但由于其稳定性较差,因此并未得到广泛使用。它很可能是用硫化砷与石灰反应后产生的主要活性物质,不过也有可能形成硫砷酸盐。该物质可以通过将硫化氢通入石灰乳中来制备。根据von Schroeder的研究,它并非由硫化钠与石灰溶液反应生成的(参见第136页的注释)。它可以以结晶形式存在,可溶于水,但在加热时会分解。硫化钙则不溶于水。

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在压力作用下,水会转化为含水量与硫化物含量相等的混合物。它还可以溶解在硫化氢溶液中,形成硫化物溶液。通过这种方式,可以利用勒布兰法生产苏打过程中的“废液”来大规模制备该物质。

气态石灰之所以具有去除毛发的作用,主要是因为其中含有硫化钙;不过其效果差异很大,因为硫化物和硫化氢都会被气体中始终存在的二氧化碳分解,从而生成碳酸盐。如今,石灰已几乎不再用于气体净化,取而代之的是氧化铁。不过过去,气态石灰常被用来去除用于制作普通手套的羊皮上的毛发——通常是将含石灰的乳状物涂在皮肉面,有时也会将其浸入浓溶液中,当然这种处理方式会破坏羊毛。现在,人们则使用浓度为15°-18° Tw(约30-35%晶体)的硫化钠溶液,并加入石灰使其变得呈糊状,这种方法非常适合用于去除羊皮上的毛发。

勒布兰法产生的废液主要成分是硫化钙,新鲜状态下它完全不溶于水,也没有去除毛发的能力;但当暴露在空气和潮湿环境中时,会发生分解反应,生成硫化物和多硫化物,这些物质能形成一种可用于去除毛发的溶液,这一技术已经获得了多项专利。[81]单独的多硫化物可能没有去除毛发的效果,但与石灰结合后就能生成硫化物,进而迅速使毛发松动。多年前,贝斯的约翰·缪尔先生就利用了这一原理,设计出一种高效且巧妙的去毛方法:他先按常规方法用石灰处理皮革24小时,然后再将皮革放入浓度较高的废液溶液中浸泡24小时,最后用清水浸泡24小时以去除多余的石灰和硫化物。皮革中生成的硫化物能够破坏毛根,而不会对毛发本身造成太大损伤。由于皮革中的石灰含量很低,因此无需经过进一步处理即可用于制革,而且其重量比用常规方法处理的皮革还要多出约10%。不过,废液中的杂质会导致污渍问题,给处理带来一些麻烦。[81] Squire, E. P., 756, 1855; Claus, E. P., 1906, 1855.

卢夫金教授也获得了一项类似用于去除毛发的混合物的专利,这种混合物与从废液中提取的混合物类似,不过现在已很难获得。[82]

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将硫磺与纯碱按等量混合,再加入少量水使其充分结合,随后加入8到10份处于热状态的消石灰。Schultz[83]指出,含有10磅硫磺的此类混合物能够以与普通石灰相同的方式,在大致相同的时间内去除50张皮革上的毛发;处理后的皮革不会过度膨胀,只需在温水中稍微搅拌几分钟即可使其变软。将石灰和硫磺与水一起煮沸后,会得到一种黄色溶液,其用途可与从反应槽中获得的溶液相同。还可以继续用这些材料加热水,根据需要再添加更多的石灰和硫磺。多硫化物似乎具有显著的防止皮革膨胀的效果。

[82] 英国专利2053号,1860年。
[83] 《皮革制造》,第35页。

硫酸钡作为一种去毛剂已被投入市场,它是一种含有黄色多硫化物的浓溶液,在低温环境下会形成硫酸钡晶体。它的稳定性高于硫酸钙,但总体而言似乎并不比硫化钠更具优势。

雄黄,即红色砷硫化物As2S2,是通过将亚砷酸与硫磺熔合而制成的。(橙黄砷矿为As2S3,但其作用与雄黄不同。)雄黄与石灰混合后会生成硫酸钙,可能还会生成亚砷酸氢盐。为了实现快速且彻底的反应,必须将其与热石灰混合,混合物的温度越高,其去毛效果就越强。若使用冷水或仅借助热水,则可得到效果较弱的制剂。雄黄可与石灰按不同比例混合使用,用于去除羔皮和山羊皮上的毛发,从而制作用于制作手套及其他高档皮革的材料。这样做既能赋予皮革所需的弹性、柔软度以及良好的纹理,又不会像使用同等量的普通石灰那样导致皮革结构松散或物质流失。对于制作手套用皮革,按皮革的原始重量计算,需使用0.1-0.3%的雄黄和5%的石灰。

为了给小牛皮和羔皮的表面上色,可将1份雄黄与10份热石灰混合,再用水调成糊状。这样处理后,小牛皮的毛发可在8到10小时内被去除。

所谓“无害”的去毛溶液实际上含有大量溶解在苛性钠中的砷硫化物,尽管Moret最初的专利中声称只使用羊毛汗液钾盐!

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W. R. Earp[84]建议使用硫和砷的化合物(如硫代砷酸盐、硫代亚砷酸盐等),将其溶解在5%的碱性溶液中。他更倾向于将这些化合物加入普通的石灰液中,或者通过向含有碱性硫化物的石灰液中加入适当量的砷酸或亚砷酸,再混入相当于其重量三分之一的硫,从而在现场制备出这类化合物。处理皮革时无需用常规方法对其进行浸泡,只需在去除毛发后将皮革直接放入已加入亚硫酸的鞣制液中即可。[84] 英国专利号2052,1886年2月12日。

长期接触浓度较低的硫化物溶液反而会对皮革造成更大损害,因为这类溶液会逐渐破坏皮革的结构,使纤维变成胶状状态;而浓度过高的溶液则不会带来这种危害。不过,在进行常规的石灰处理过程中则无需担心任何风险。含砷的石灰液不适合用于有污渍的皮革,而且其浓度也不宜过高,否则会破坏皮革上的毛发或羊毛。关于新旧石灰液的检测方法,可参阅L.I.L.B.第27至34页。无论采用何种方法来去除皮革上的毛发,实际操作时都需将皮革放在表面呈凸状的斜面上,然后用钝头双柄刀将其刮除(见图27),操作时工人需将毛发向下并远离自己方向推。这种斜面可以是铸铁制成的,也可以是木制的,通常会覆盖锌层以提高其耐用性。从石灰池中取出皮革后,应让其静置半小时左右以便水分排出,之后立即将其放入清水中。非常重要的一点是,经过石灰处理的皮革不应暴露在空气中超过去除毛发所需的必要时间,因为空气中的二氧化碳会迅速使皮革表面的石灰碳酸化,形成白垩,进而导致后续鞣制过程出现不均匀现象。如果皮革的石灰处理不够充分,那么较长的毛发往往容易去除,但那些细小的新生毛发却很难清除;即便在经过适当处理的皮革上,这些细小毛发也往往只能用锋利的刀子刮除。出现这种困难的原因是:一方面,细小毛发的阻力较小,另一方面,它们在皮革中的生长深度比较长毛发更深(见第49页)。

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图27——去毛过程(Penketh制革厂)。
为去除皮革上的毛发,人们设计了多种机器,但由于手工操作能够快速完成这项工作,且难度也不大,因此至今仍没有哪种机器被广泛使用。手工操作的另一个优点是:在那些毛发较为浓密的皮肤部位,可以通过更大的压力或手工剃除的方式将毛发去掉;而用机器去除毛发后,则必须对皮革进行仔细检查,再用手将残留的毛发清除掉。皮革的边缘也始终需要手工处理。
为此,已有几款配备螺旋刀片的机器被推出。由马萨诸塞州皮博迪市的Vaughn公司生产的用于剔肉的机器,是用于去毛的最理想的工具之一;当然,其他类似类型的、刀片被设计成钝形的机器也可以使用。图28和图29所示的Leidgen去毛机则是最新且最巧妙的机型之一。[85]

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[85] E. H. Munkwitz,密尔沃基。
图28——Leidgen去毛机。
有时也会通过“蒸煮”方式来去除皮革上的毛发;不过,由于皮革中的明胶处于部分溶解状态,经过如此粗暴的处理后其重量会减少,这种节省的劳动力是否真的能抵消这一损失,实在值得怀疑。使用洗轮来达到相同目的的效果要好得多,尤其适用于那些已经用硫化物混合物处理过、毛发已被松开的皮革,这样做能带来显著效益。去除毛发之后,还需在加工台上进一步清理皮革上残留的肉块和脂肪。这项工作必须仔细且彻底地完成;不过,清理的精细程度则取决于这些皮革未来的用途。

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图29——莱德根去毛机。
不仅需要去除那些容易看到的脂肪部分,还需将隐藏在疏松的乳晕组织中的脂肪也清除掉。英国用于剔肉的刀具形状如图30所示。与用于去毛的刀具相比,这种刀具更宽且更重,其两侧边缘都十分锋利;因此当肉质过于紧实、无法仅通过刀具的摩擦来去除时,就可以将刀具几乎平放在切割面上,利用其凸出的锋利边缘将肉质切掉。切割时的刀痕不宜过宽,否则由于切割面的凸起,皮革的组织会被从中间切开,或者刀痕边缘会残留肉质。德国常用的柔性刀具可以避免这一问题,但其他方面,它的工作效率和效果则较差。

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图30——皮革处理。
长期以来,机器一直被用于处理羊皮、山羊皮等轻质皮革的毛屑。如今,在美国,这类机器也被广泛用于处理较厚的皮革,而在英国则逐渐得到应用。用于处理厚皮革的机器与用于处理轻质皮革的机器在结构上存在很大差异,但基本原理是相同的。在大多数情况下,机器的加工工具为带有螺旋刀片的圆筒,这些刀片通常在一侧呈右旋排列,而在另一侧呈左旋排列,这样不仅可以沿着圆筒转动的方向刮除皮革上的毛屑,还能使皮革向侧面延伸。这类机器的效率在很大程度上取决于螺旋刀片间距的精确调整。在实际应用最广泛的Vaughn型机器中,刀片被设计成两个相互交叉的螺旋结构,其中一个的螺旋密度比另一个更大。用于处理皮革的机器与用于处理厚皮革的机器之间的主要区别在于支撑皮革以及将皮革送至螺旋刀片下方的装置。

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图31——琼斯去皮机。
在已故的J·梅雷迪思·琼斯所发明的这种机器中,皮革被放置在铺在两个滚筒上的印度橡胶毯上,这样刀筒就能作用于橡胶毯位于两个滚筒之间的部分,从而获得极高的弹性。这种机器在处理娇嫩的皮革时效果极为出色。在其他一些型号的机器中,则用覆盖着厚层橡胶的圆筒来替代这种结构。琼斯机的结构如图31所示。对于较厚的皮革,则通常使用沃恩机,它可被视为其他同类机器的典型代表,因为沃恩公司正是发明了那种具有非常重要作用的半圆柱形结构。其构造可见于图32。

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图32——Vaughn去肉机,正面视图。

不难看出,如果将皮革覆盖在半圆柱体上,使其一半悬在圆柱体外,另一半则位于其内部,然后让半圆柱体旋转,皮革会首先被弹簧夹牢牢固定住。该弹簧夹由固定在框架上的垫块支撑在半圆柱体边缘的上方。当边缘上升时,就会使弹簧夹脱离垫块,从而将皮革带到螺旋刀圆柱体的下方。这个螺旋刀圆柱体的刀片被磨成锋利的矩形边缘,能够部分刮除、部分切割皮革中的软组织。当半圆柱体旋转半圈后,它会回到初始位置。驱动滑轮的尺寸经过精心设计,使得圆柱体下降的速度快于上升速度,以此节省时间;不过在两种情况下,皮革都会被以更高转速旋转的螺旋刀加工。当然,皮革还会在另一根圆柱体上被加工,其另一半也会以相同方式被去肉处理。这根圆柱体会自动反转,也可手动控制反转,而且它与螺旋刀之间的距离也能被调节。通常,它会被一层厚厚的橡胶覆盖。

显然,这类机器不仅可以用于去肉,还可以通过更换合适的刀具来用于脱毛和清理皮革表面的杂质。

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在处理皮革时,会使用各种滚筒;对于质地较薄的皮革,人们常常会使用装有石板的滚筒来进行处理。用于此目的的石板必须具有极其细腻且均匀的纹理,这类石板大多来自威尔士的某处矿场。在美国,沃恩机器常被用来在皮革浸泡之后、放入石灰处理之前将其去肉,这种方法有很多优点,因为去除肉后可以让石灰更均匀地作用于皮革。不过,这种方法的缺点是皮革经过鞣制后会显得表面粗糙,因此它最适合与美国式的皮革分割工艺结合使用。

在制作鞋底用皮革时,去肉机尚未得到广泛应用。其原因可能是:如果在加入石灰之前就进行去肉处理,会导致皮革表面变得粗糙,而这种粗糙感在鞋底用皮革上是很不美观的,且之后也难以改善;而在加入石灰之后再进行去肉处理也会存在类似的问题,此外还会使皮革受到过度挤压,难以恢复到合适的状态,从而无法制成合格的鞋底用皮革。

在美国,无论是鞋底用皮革还是其他用途的皮革,通常都是从皮革背部的中央切开后再进行鞣制。而在英国,制作鞋底用皮革时,皮革会被加工成“块状”、“弯曲状”以及“边角料”,如图33所示。这种加工是通过手工用锋利的刀具在桌面上完成的;在一些优质的制革厂中,则会使用木制或金属制的框架来标记所需的尺寸。在鞣制之前进行这种加工的主要好处在于,可以针对皮革的不同部位采用不同的鞣制方法,使其能够被用于最合适的用途。至于那些边角料,现在常被分割后用于制作轻质皮革,或者采用成本更低、速度更快的鞣制方法来处理它们。

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图33——皮革结构图。
根据使用需求,经过鞣制处理后的皮革通常会被加工成圆形。

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第十三章:浸洗、发酵处理、堆积处理与冲洗处理

虽然石灰在许多方面都是最有效且最理想的用于使皮革中的毛发松动的手段,但一旦其作用完成,就必须将其彻底清除,因为它对单宁酸具有极大的破坏性,且在鞣制过程中也会带来危害。对于柔软的皮革而言,还需要让皮革从膨胀状态变为柔软松弛的状态。

在实践中,主要通过浸洗、发酵处理和堆积处理来实现这一目标;而鞋底革和带子用革则常常被搁置不管,依靠鞣制液本身的天然酸性来处理。浸洗是指将皮革浸泡在由鸽粪或鸡粪制成的弱发酵液中,通常需要数天的时间,这种方法多用于较厚的皮革,如普通皮革、刨光皮革、牛皮等。发酵处理则与之类似,但用于更精细、更薄的皮革,如手套革、上光皮革以及摩洛哥皮革,此时会用狗粪代替鸟粪。由于处理时使用的是温热的混合物,且皮革较薄,因此整个过程通常在几小时内即可完成。不过,无论是浸洗还是发酵处理,都难以完全去除石灰,它们的作用似乎主要是通过细菌产物对皮革膨胀状态的直接影响来实现的。

冲洗处理偶尔会被用作浸洗或发酵处理的替代方法,但更多时候是在这两种处理之后进行,其作用是在鞣制之前清洁皮革并使其略微丰满,同时进一步去除残留的石灰。冲洗液是由麦麸用热水浸泡后,在特定细菌的作用下发酵而成的,这些细菌始终存在于用于此目的的发酵槽中,它们能产生乳酸和醋酸。需要注意的是,所有这些方法都属于发酵过程,其效果并非仅仅是化学意义上的去除石灰,细菌的作用还会使皮革纤维间的粘合物质溶解,从而显著软化皮革。

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皮革中的有效成分会遭受严重损失。在制造较柔软的皮革时,这种效果往往是人们所期望的,因此任何无法产生这种效果的加工方法都是不可取的;但在其他情况下,比如制作马具和带子时,如果能够找到合适的方法,人们会更倾向于使用更坚硬、密度更高的皮革。如果能找到令人满意的替代方法,人们当然愿意放弃那些会导致皮革腐烂的处理方式——不仅因为这些方法会带来难闻的气味,还因为它们会给皮革带来不确定性及损害;即便只是去除石灰,通过适当的石灰处理和鞣制工艺,往往也能获得所需的柔软度。因此,最好先研究那些仅旨在去除石灰的纯化学方法,然后再考虑那些需要利用细菌作用的办法。不幸的是,这个化学问题并不像乍看之下那么简单。碱性的石灰会牢牢附着在皮革纤维上,仅靠清洗是无法将其去除的,而且去除速度也非常慢。另一方面,绝对不能使用过量的强酸,因为强酸会对皮革造成严重的膨胀作用,使其变得颜色深暗、质地脆弱或过于柔软。即使使用浓度很低的强酸溶液,也无法避免这种后果,因为皮革纤维对强酸的亲和力极强,几乎可以从任何浓度的溶液中吸收所有的酸,从而使溶液变为中性。因此,需要的是一种亲和力极弱的酸,它能形成可溶性的石灰盐,且成本较低;或者,也可以使用某种弱碱的盐,这种盐可以被石灰取代,同时不会对皮革造成损害。不过,在采取适当预防措施的情况下,特殊情况下也可以成功使用强度较高的酸。对于用于制作鞋底和皮带的皮革来说,不需要软化处理,过去制革工人通常只进行简单的清水清洗,指望液体中的酸类物质能完成石灰的去除工作。由于石灰对皮革纤维的强大吸附力,即使是纯蒸馏水也只能非常缓慢且不完全地去除石灰;如果使用“暂时性硬水”,皮革中的石灰会与水中的石灰结合,以白垩的形式沉积在皮革表面。为了避免这种情况,可以在使用水之前先加入少量石灰或石灰液来软化水(见第95页);但如果不小心操作,水中存在的游离石灰反而会阻碍其去除皮革中的石灰。最安全的方法就是不要添加任何物质。

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应将石灰直接加入水中,但需逐渐改变水的pH值,以便让现有的石灰能够软化新加入的水。一种更有效的方法是将石灰块悬浮在水中,然后逐次加入少量稀释后的酸,直到石灰几乎被中和,但仍未完全中和为止。如果使用得当,硫酸或许也是最佳选择;不过,过量的硫酸当然会破坏皮革的颜色或光泽。

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[86] 使用硫酸来达到这一目的的专利由万塔奇的H·贝尔彻申请获得(专利号14,943),不过在几年前,作者所知道的几家制革厂就已经开始使用这种酸了。醋酸、甲酸和乳酸比硫酸更安全,但成本稍高,且不可过量使用。也可以使用粗制的木质酸,由于其中含有酚类物质等,因此具有显著的抗菌效果。盐酸则不适合用于处理羊皮,因为氯离子会对皮革的膨胀性能产生不良影响。亚硫酸[87]或许是最佳选择,其酸性很弱,即使略有过量也不会造成危害;不过中性的亚硫酸钙是不溶的,要想真正溶解石灰,就必须形成亚硫酸氢盐,而这只有在酸过量存在时才能实现。如果不使用过量的酸,皮革在处理液中的颜色往往会略带灰色。一种非常好的方法是将皮革浸泡在浓度约为N⁄20的亚硫酸或其他酸性溶液中,时间要足够长,以便去除表面的所有石灰,同时让皮革适度膨胀,但不要让酸渗透到皮革内部;之后再将皮革浸泡在水中,直到剩余的未中和石灰吸收掉多余的酸,此时皮革的pH值应呈碱性而非酸性。完成这一处理过程或任何其他处理步骤后,就可以切割皮革,并用酚酞的酒精溶液湿润切割面——哪怕是极微量的游离石灰也会使该溶液变为红色或粉红色。[87]关于亚硫酸的制造方法,请参见第24页;检测方法则见L.I.L.B.第37页。

在使用矿物酸时,必须确保其中不含任何铁元素,而且用于处理的容器也不能含有可能溶解出来的铁,因为如果这些铁存在于处理液中,必然会被皮革吸附,尤其是当所用酸的量不足以完全中和所有石灰时。除了上述直接使用矿物酸的方法外,硫酸,或者更好的选择是草酸,也可以用来从含有弱有机酸或其他能溶解石灰的物质的处理液中沉淀出石灰,从而恢复这些物质的原有功效。这样不仅可以通过重复使用节省处理剂,而且从皮革中溶解出来的一些有机物质本身也具有很强的除石灰能力。必须防止皮革腐烂;不过,那些被提出用作处理剂的有机酸大多属于……

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芳香族化合物具有很强的抗菌作用。当使用有机酸时,先前处理过程中生成的这些酸的中性石灰盐会降低酸对皮肤的腐蚀作用,同时不会削弱其去除石灰的能力(参见第81页)。有些制革商用一种名为“硼醛”的物质来替代硫酸。这种物质实际上就是无水硫酸钠与重量为其七分之一的硼酸混合而成的,不过该用量实在太小,无法发挥显著的抗菌效果;此外,它还会与其中的石灰反应生成不溶性的硼酸盐,这些硼酸盐有时会带来后续问题。其实完全可以使用普通的硫酸氢钠,它的作用比硫酸更为温和,但必须格外注意不能有硝酸存在——因为在从硝酸钠制造硝酸的过程中得到的粗产品中往往含有硝酸,这类产品在市场上被称为“硝石块”。少量氯化钠的存在对皮革处理并无坏处,但却会影响鞋底的饱满度。Paessler和Appelius[88]最近的研究表明,生皮能够从硫酸氢钠中吸收硫酸,而中性硫酸盐则留在溶液中。[88]《皮革市场科学技术附刊》,1901年,第107页。虽然硼酸在过去几年里仅被少量使用,但近来作为除石灰剂越来越受到青睐,因为它在很多方面都非常适合这一用途。通过将皮革在1.5%–2%的硼酸溶液中短时间浸泡,可以去除表面的石灰,从而改善鞋底皮革的颜色。此时,最好在皮革放入浸泡槽之前再加入酸。硼酸也可用于已经经过预处理的皮革,它可作为浸渍剂,去除皮革中残留的微量石灰,从而使处理液能更均匀地作用于皮革。经验表明,绝不能让皮革在硼酸溶液中静止不动地放置太久,否则会导致部分皮革被过度去除石灰,进而造成颜色不均。最好让皮革在搅拌器的作用下或通过频繁翻动的方式保持持续运动状态。硼酸对于防止早期处理过程中出现纹理异常现象有着显著的效果,但如果它进入后续的处理液中,则会使皮革变得松软且质量变差(参见第229页以及L.I.L.B.第37页)。

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硼砂也被视为一种除石灰剂。由于它在化学上属于酸盐,因此自然具有一定的除石灰效果,但无论从价格还是效率来看,都比不上硼酸。硼酸和硼砂都具有抗菌作用(见第25页)。在使用硫酸、硼酸或任何其他能形成溶解度较低的钙盐的酸时,必须记住:如果反复浓缩溶液,它就会充满石灰盐,虽然酸仍能与石灰反应使其中和,但却无法将其从皮革中去除。在这种情况下,硫酸可能会导致结晶状的硫酸钙在纤维间形成微小结节。硼酸也会以类似方式沉积下来,而且还有另一个缺点——会被制革液分解,从而与石灰生成黑色化合物。因此,单独使用硫酸时最好每次都更换水。而当硫酸与其他能形成高度可溶性钙盐的酸一起使用时,则不必担心这一问题;草酸则几乎能将溶液中的所有石灰沉淀出来。需要记住的是,在使用酸的任何情况下,皮革表面或其它地方的碳酸钙都会被分解,二氧化碳会溶解在溶液中。除非使用足够量的酸来完全去除所有的石灰,否则剩余的石灰很可能会以碳酸盐的形式存在。在处理皮革时,这种风险较小,因为通常使用的是温水,其中溶解的二氧化碳很少。那些被宣传可用于处理皮革的煤焦油酸,或许也可以用于处理鞋底。豪夫的“抗钙剂”(见第29页和163页)似乎非常适合这一用途。如果通过加入足量的硫酸来中和从皮革中溶解出的石灰,使该溶液得以循环使用,那么它就不会变得昂贵,同时其杀菌性能也有助于皮革在加工过程中的适当膨胀,因为没有什么比腐败作用更妨碍皮革的膨胀了。回到皮革处理的话题,矿物酸被广泛用于“脱灰”工艺:将皮革放入装有约30°-35°C温水的容器中,然后分两到三次加入事先用水稀释过的适量硫酸或盐酸,每次间隔大约十分钟。

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几分钟。无论如何,所用酸的量都不足以完全中和所有的石灰。如果经过这种处理后的皮革还不够柔软,还可以用常规方法对其进行进一步软化、浸泡等处理。如果使用的酸量过多,且皮革出现膨胀现象,可以加入少量氨水、硼砂甚至苏打来缓解这种情况。

在许多情况下,向酸液中加入少量盐类有助于减少皮革的损伤,同时还能防止酸对皮革造成损害。氯化铵也可用于此目的(见第159页)。在美国,一种含有约15%盐分和0.3%硫酸以及少量糖蜜的溶液被广泛用作软化剂,对于某些类型的皮革来说效果不错;不过,酸和盐最终会渗入皮革中的液体中,从而破坏单宁质。该工艺非常适合铬鞣革的处理,对于那些因风化或被石灰碳酸盐污染的皮革而言也很有用,因为在有盐存在的情况下,可以使用足量的酸来溶解碳酸盐。当然,植物酸也可以与盐一起使用。盐并不能中和酸,只是能控制皮革的膨胀程度;如果酸的使用量过大,那么在鞣制之前必须先在含盐的液体中进行初步处理,或者用氨水、碳酸钠或白垩来中和酸,否则皮革会在处理过程中膨胀,导致鞣制后仍保持柔软状态(参见第91页)。

最近,乳酸被广泛用作除石灰剂。它最为人熟知的是作为酸奶特有味道的来源,也是乳酸发酵的主要产物。它可以有效中和脱毛后皮革中残留的石灰,但若使用过量,则会导致皮革严重膨胀,因为它属于最强的膨胀剂之一。用作除石灰剂时,2磅乳酸溶解在100加仑水中的溶液最为合适。在许多情况下,它可以替代传统软化液,且在炎热天气下使用更为高效且危险性更低,不过其效果并非在所有方面都与传统方法相同。[89]

[89] 关于通过发酵生产乳酸的内容,可参阅Claflin在《Journ. Soc. Chem. Ind.》1897年发表的文章,第516页。Campbell指出,通过持续在牛奶中培养,可以获得几乎纯度的乳酸菌菌株。这些菌株被用作软化剂后,在约克郡学院实验制革厂取得了良好的效果。

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使用乳酸进行浸渍处理时,必须始终在搅拌器中操作,且当液体温度为30-35°C时,其效果会更好。就成本而言,实际上乳酸的成本并不比粪肥或麸皮高多少。只要使用适量的乳酸,通常一个小时的搅拌时间就足够了;但在某些情况下,最好分多次添加乳酸,并花费更多时间。

要测定商品中的乳酸含量,可先将9克乳酸稀释到其体积约十倍的水中,然后按照L.I.L.B.第16页中关于醋酸的描述,用标准氢氧化钠进行滴定。由于每毫升标准碱相当于0.090克乳酸,因此这一数值即代表样品中乳酸含量的1%。如果存在其他酸性物质,它们也会被一同检测出来。市售乳酸的纯度通常在50%左右。

重要的是,乳酸中不能含有铁元素——加入亚铁氰化钾或铁氰化钾后,稀释液不应出现蓝色。目前很容易获得完全不含铁的乳酸。

最近,通过一氧化碳与氢氧化钠反应并使生成的甲酸钠进一步分解而制得的60%浓度甲酸已以较低价格投入市场。在去除皮革中的石灰以及许多其他工业应用中,它很可能会成为醋酸的理想替代品。

除了酸类,还可以使用多种中性盐来中和石灰。对于生皮来说,只要石灰处于不溶性状态,并且与无法被单宁置换的酸结合在一起,那么将其留在皮革中通常并无坏处。例如,钠盐或铵盐的磷酸盐或草酸盐可将石灰转化为不溶性的磷酸盐或草酸盐,从而释放出钠盐或铵盐的水合物,这些水合物会形成可溶性的单宁酸盐及其他盐类,进而容易被从皮革中洗掉。硫酸锌则会在皮革中生成硫酸钙和氧化锌,对于生皮来说值得进一步试验,但这类物质也必须不含铁元素。明矾或氧化铝硫酸盐同样可以生成硫酸钙和氧化铝,但由于氧化铝盐的鞣制作用过于强烈,因此不适合普遍用于浸渍处理。硫酸铵则会在生成氨气的同时形成硫酸钙。

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在皮革处理过程中,使用氯化铵会更为有利。它是一种高效的脱灰剂,能够将石灰转化为氯化钙,同时释放出氨气。氨气的膨胀作用很弱,且容易被冲掉。氯化铵已被成功用于小牛皮的加工中,作为浸渍处理的替代品,而此前人们常用的是其他方法。不过,由于每打皮革只需使用约3/4盎司的氯化铵,因此清洁效果主要依赖于使用时的温水以及释放出的游离氨气。

1838年,佐利科弗为氯化铵作为脱灰剂的使用申请了专利。

笔者提出的一种脱灰液在马具皮革的处理中取得了不错的效果。该脱灰液的配方为:每张皮革使用1/4磅优质白色氯化铵以及1/4磅博克斯的“亚硫酸钠”。在后续处理过程中,需要加入足够的硫酸以中和产生的氨气,同时再加入少量亚硫酸钠和氯化铵,以补充那些被皮革吸收掉的成分。这种方法很可能也适用于鞋底皮革的脱灰处理,因为它能彻底去除石灰,且不会过度损伤皮革。如果用硫酸铵代替氯化铵,效果会更好;此外,硫酸的用量也可以适当增加,直到处理完成后液体呈微碱性为止。每张皮革大约需要2-4盎司的优质硫酸,但具体用量取决于石灰处理的程度以及皮革在处理前的清洗次数,因此只能通过经验来确定。只要保持亚硫酸钠的适量,溶液中就不会存在游离硫酸,因此即使硫酸略有过量,也不会对皮革造成损害。在大多数情况下,这些用量其实可以适当减少,因为实际上并不一定非得完全去除所有的石灰——少量石灰反而有助于鞣制过程的进行,也能让液体更快渗透到皮革纤维中,因为它既可以作为鞣剂的助剂,又能暂时中和鞣剂,从而减弱其对皮革纤维的收敛作用。

至于皮革的处理,目前在这个国家,仅使用冷水的方法已基本被弃用。不过,法国的优质小牛皮却是通过反复将皮革浸泡在冷水中,并交替进行晾晒处理而制成的,有时这样的处理步骤多达九次甚至更多。

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如果皮革长时间浸泡在无法及时更新的水中,很可能会出现腐烂现象,而且皮革本身的分解产物也会对皮革造成损害。实际上,在许多法国制革厂中,人们还会使用其他液体来辅助水的作用。不同水质去除皮革上石灰的能力差异很大:略带酸性的水、含泥炭的水以及那些含有大量有机物质的水,其去除石灰的效果都比纯净的水要好得多(参见第107页)。温水比冷水更能有效去除皮革上的石灰,因为热量可以降低溶解碳酸的风险,同时似乎还能直接起到去除皮革上石灰的作用。在温软的水中充分浸泡皮革,可以去除大量石灰,这也是为后续处理做准备的绝佳方法。不过使用热量时必须十分谨慎,温度不应超过30°-35℃;有些皮革,如海豹皮,很容易因高温而变软,而另一些皮革,尤其是羊皮,则能承受相对较高的温度。Nesbitt[90]已经为利用碳酸溶液去除皮革上石灰的方法申请了专利,他利用了碳酸钙可溶于过量碳酸这一特性(见第94页)。他与制作苏打水的方式类似,通过酸与白垩或石灰石反应来产生气体,这些气体被收集到储气罐中,再通过加压泵送入装有皮革的容器中——这种容器最好是内衬铜材的旋转鼓,能够承受约三个大气压的压力。这项发明问世后引起了极大的兴趣,因为这种气体显然不会对皮革造成任何损害,而且据说它比传统方法更能有效地去除皮革上的油脂和污物。然而进一步的实验表明,这种方法的去石灰效果并不理想,因为要想真正去除石灰,不仅需要将其溶解,还需要在压力作用下用碳酸溶液将其冲走;因为在空气中,过量的碳酸溶液中的石灰会迅速形成碳酸钙沉淀。据我所知,目前唯一采用这种工艺的制革厂是开普敦的Mossop和Garland公司,他们表示,当使用通过煅烧海贝壳得到的纯石灰作为处理剂时,这种方法对于制作马具皮革非常有效,但用普通的石灰则效果不佳。从化学角度很难解释这一现象。对于胶质材料,只需将二氧化碳或经过洗涤和冷却后的石灰窑或炉子产生的气体吹入一个敞开的容器中,并保持该容器内的物料处于不断搅动状态,就能很好地处理它们。不过在这种情况下……

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无需真正去除石灰,只要使其发生碳酸化并失去碱性即可。碳酸无法分解石灰皂,因此不会释放出脂肪酸,而脂肪酸与油脂正是导致胶水变浑浊的主要原因。这样一来,通过这种方法得到的胶水虽然颜色较深,但透明度却更高,其效果优于用硫酸处理的方法。
[90] 英国专利7744号及12,681号,1886年。

有一些芳香族酸曾被用作除石灰剂,这类酸通常还具有强大的杀菌作用。在这方面,可以提到帕克博士以及笔者所使用的1%苯酚和2%硼酸溶液,该溶液被用于皮革的预处理及保存,以便进行颜色测试(L.I.L.B.,第133页)。即便大幅稀释后,这种溶液仍能很好地发挥除石灰作用;通过使用优质的商业级石炭酸代替纯苯酚,再利用硫酸去除溶液中的石灰,使其可重复使用,就能降低成本,便于实际应用。所用的石炭酸颜色不宜过深,且必须彻底溶解,否则会出现“石炭酸渍”。克雷索酸是一种由甲酚制成的不纯酸混合物,其制备方式与从纯苯酚中制取水杨酸类似,费尔巴赫的J.豪夫将其作为除石灰剂、去毛剂使用。[91]他还认为,在除石灰过程中,当酸与石灰结合后,可用盐酸将其分离出来。克雷索酸在水中的溶解度约为1/800,因此即使过量使用也不会形成具有危险性的强溶液,但它会使皮革略有膨胀并变硬,因此或许更适合用于制作鞋底而非整饰皮革。它还具有很强的消毒作用(见第29页)。[92]
[91] 英国专利14,889号,1888年。
[92] 另请参阅《化学工业学会杂志》,1889年,第954页。

豪夫指出,在30℃下,将18磅克雷索酸溶解在500加仑水中,即可用于处理50张厚皮;同样的溶液可以反复使用,每处理50张皮就再加入4-5磅克雷索酸。对于手套革的预处理,豪夫建议每500公斤湿皮革使用5公斤克雷索酸,将其溶解在1000升温水中,然后再加入几乎足够的氨水。

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该处理方法可中和甲酚酸,使溶液对石蕊试纸仍呈微酸性;同时他还建议加入5公斤的氯化铵或硫酸。皮革需在該溶液中浸泡约半小时。霍夫还将“氧萘酸”——即萘醇的相应混合酸(见第30页)——申请了专利,用作鞣剂,因为甲酚酸有时会对浅色皮革产生过强的作用。[93]他提到,这种酸与甲酚酸或水杨酸的混合物也可用于鞣制。制备氧萘酸溶液时需要20,000至30,000份的水。[93]《英国专利》10,110号和12,521号;《化学工业学会杂志》,1889年,第124页、809页;1890年,第85页。由α型和β型单磺酸及二磺酸组成的萘类混合物也被申请了专利,名为“丙烯酸鞣剂及填充酸”。880磅重的150张小牛皮在3%的α型酸溶液中经过处理后,得到了266磅的皮革,而同等重量的皮革用传统鞣剂处理后只能得到255磅;此外,经过处理的皮革更加饱满有弹性。这项专利似乎预示了下文中提到的霍夫的部分发明内容。[94]《伯恩斯与赫尔》,《英国专利》8096号,1891年;《化学工业学会杂志》,1892年,第48页。最近,霍夫又以“抗钙剂”为名,将各种甲酚及烃类的不纯磺酸混合物申请了专利。这种物质比甲酚酸更便宜,且同样具有很强的抗菌作用。0.5%至0.25%浓度的该溶液能够长时间保护皮革不受损伤,但在这种浓度下皮革会明显变得更为饱满,因此它更适合用作鞋底皮革的脱灰剂,而非整皮鞣制的鞣剂,不过它可以替代浸渍处理。当然,通过使用温水并避免过量使用酸,仍然可以有效地对皮革进行处理,或者通过添加盐来控制皮革的膨胀程度,但由于该酸具有强大的杀菌作用,因此很难再使用普通的鞣剂或填充剂进行进一步处理。[95]《J. 霍夫》,《英国专利》22,546号,1894年;《化学工业学会杂志》,1895年,第170页;《格尔伯》,1895年,第133页。马丁·丹尼斯铬公司生产的“C.T.鞣剂”性质也非常相似,它是一种灰白色的结晶状膏体,主要由萘的磺酸以及可能的其它烃类组成。它很可能是通过煤焦油甲酚的磺化反应制得的。

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这些油类含有大量的萘和菲。该公司针对其使用给出了以下指导原则:
“1. 在去除皮革上的石灰质并刮去肉层后,应用清水(最好是温水)彻底清洗皮革,以尽可能去除更多的石灰质。
2. 如果在处理过程中同时使用硫化钠与石灰,那么石灰的溶解度会提高,从而更易于用水去除。
3. 用温水越彻底地清洗皮革,所需使用的处理剂量就越少。
4. 清洗完毕后,应在工作台上对皮革进行充分处理,尤其是对其纹理部分。
5. C.T. Bate处理剂的配比为:在100加仑90华氏度的温水中加入半磅到一磅该处理剂。配制溶液时,水温不得超过140华氏度,绝不可将其煮沸。
6. 如果已按照上述方法处理过皮革,那么对于400磅经过清洗的湿皮革,一磅处理剂就足够了。将皮革放入处理液中浸泡一小时,之后再让其在溶液中静置数小时或过夜,期间需偶尔搅拌。
7. 处理时间的长短取决于皮革所需的柔软度和延展性。例如,用于制作鞋底的皮革只需15分钟;用于制作缎面皮革的则需要30分钟;而用于制作手套皮革的则需4到6小时,甚至更长时间。
8. 将皮革从处理液中取出后,尤其是对于质量较好的皮革,最好再用温水清洗一遍,并再次在工作台上进行处理。之后即可将其放入鞣制液中。
9. 在准备第二批处理液时,先倒出旧溶液的三分之一,然后加入新鲜水;接着加入的C.T. Bate处理剂量为初次用量的一半,后续批次亦如此。
10. 如果在处理过程的后期仍使用新鲜的石灰,且需要通过处理剂来减轻新鲜石灰带来的皮革纹理粗糙问题,那么让皮革先在处理剂中浸泡一下,有助于抑制细菌的生长。”

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这种肥料处理剂除了具有清洁、漂白和中和皮革的作用外,还能保护皮革中的纤维。11. 当认为有必要使用这种肥料处理剂时,按照上述步骤(直至第7项)对皮革进行处理后再将其放入该处理剂中是较好的做法。通过这样的预处理,C.T.处理剂的抗菌作用能够抑制肥料处理剂带来的破坏性细菌作用,从而降低皮革纤维受损的风险。在那些皮革的价值取决于其纤维质量与完整度的情况下,这一方法具有重要的优势。”所有这些煤焦油类处理剂都更适合用于替代浸渍处理,因为它们的主要作用就是去除石灰质。凭借其抗菌特性,它们能有效防止皮革腐烂,并避免发酵物质进入鞣制液中;因此皮革可以安全地浸泡在弱溶液中数天。不过,任何必要的发酵处理或浸渍处理都应在使用这些处理剂之前进行,而非之后。1875年《Gerber》杂志第279页上有一位作者推荐使用稀释的硫化钠溶液作为处理剂。或许这种溶液可以通过生成硫化物来去除石灰质,而且该作者似乎在使用羊皮时取得了不错的效果。约克郡学院进行的实验表明,每升含4克该溶液的溶液处理40克的皮革后,可使皮革明显变得柔软,但很可能浓度更低的溶液就足够且效果更好。多硫化物,如“硫肝”,或是通过将稀释的硫化钠或氢氧化钠溶液与过量的硫一起煮沸而得到的黄色溶液,都具有很强的使皮革变软的效果,很值得作为处理剂加以试验。在印度,金合欢树的豆荚被广泛用作处理剂,需让其浸液发酵。干燥状态下的金合欢豆荚含有约12%的易转化单宁,这种单宁不会与石灰水发生沉淀反应,经过发酵后很可能会转化为没食子酸。阿尔伯特·赫尔已经为将没食子酸本身用作处理剂申请了专利,[96]如果使用足够量的话,它确实能够去除石灰质;但由于他使用的溶液浓度仅为每升25毫克(1/40,000比例),因此其效果很可能主要来自水的清洗作用。没食子酸会与石灰形成深色的氧化产物。[96] 英国专利号14,595,1889年。

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在去除石灰的发酵方法中,用发酵后的麸皮浸液进行处理从理论上来说最为简单,J. T. Wood先生也对这一方法进行了深入研究[97]。因此,我们首先考虑这一方法是比较方便的。不过,这种处理方式通常是在通过其他方法去除石灰之后,用于清洁皮肤并使其略微丰满。而在生产小牛皮制品时,则无需先经过其他处理步骤即可直接使用此方法;在某些其他情况下,它还可以替代粪肥作为处理剂。其中最重要的两种活性发酵菌是由Wood命名的Bacterium furfuris α和β,这两种菌在形态与功能上极为相似(参见L.I.L.B.第264页),但共同作用时的发酵效果要比单独作用时更好。它们分别如图34和图35所示。
[97] 《化学工业学会杂志》,1890年,第27页;1893年,第422页;1897年,第510页;《英国协会报告》,1893年,第723页。
图34——Bacterium furfuris α。图35——Bacterium furfuris β。
这两种菌并不会直接作用于皮革本身,而是会发酵麸皮中的酶对皮革中所含淀粉分解后产生的葡萄糖。在发酵过程中,会生成大量的氢气、二氧化碳、氮气以及少量硫化氢,此外还有乳酸、醋酸,以及微量的甲酸、丁酸和胺类物质。有效的浸液中含有1-3克混合酸。

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每升溶液中含有0.5克冰醋酸和1克乳酸(比重为1.210),将皮革在其中浸泡1.5至2小时,即可达到极为理想的处理效果;而使用普通浸液则需要12至16小时。一项实验分析的结果如下:甲酸含量为每升0.0306克,醋酸为0.2402克,丁酸为0.0134克,乳酸为0.7907克,总量为1.0749克。

很可能还有其他微生物也能产生类似的发酵作用,而且并非所有制革厂中都存在相同的发酵菌。A.N.帕尔默先生表示,在雷克瑟姆的坎布里亚皮革厂,他未能在浸液中检测到乳酸,所有存在的酸都属于醋酸系列。

伍德所研究的那些浸液中的发酵菌无法对皮革造成损害;在他看来,当皮革受到破坏时,通常是由于从浸泡槽或潮湿炎热天气中的空气中进入的腐败性微生物所致。在温度不超过30至35摄氏度的情况下进行浸处理最为安全且效果最佳,此时整个处理过程通常在12至24小时内完成。在潮湿炎热的天气里,有时会突然出现活跃的丁酸发酵现象,取代正常的发酵过程,导致皮革迅速膨胀、变得半透明,最终溶解成胶状物。如果在皮革处于这种状态时进行鞣制,就会得到质地柔软且无用的皮革,而且一旦开始受损,其恶化速度会快得惊人,有时几小时内皮革就会完全毁坏。因此必须立即采取行动,第一步就是加入盐,以抑制发酵作用,其效果类似于腌制过程,能够控制酸的作用并使皮革表面形成一层保护层。这样的皮革虽然纹理可能会有些变形,但仍然可以制成合格的皮革。如果能够立即将皮革从浸液中取出,可以通过向浸泡皮革的水中缓慢加入氨水、苏打或漂白剂来中和酸,最好是在搅拌器中操作;如果皮革的浸渍程度不够,也可以将其放入温水中继续浸泡,不过这通常并非必要,因为酸的作用已经足以彻底去除皮革中的石灰成分。关于使用……的反对意见在于

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虽然漂白剂是去除皮革中酸性物质时最安全、最有效的材料,但它容易在皮革的纹理中固定下来,从而导致与植物鞣剂结合后产生不良的颜色。对于白色皮革或铬鞣皮革来说,它则不会造成任何危害。为避免再次出现此类问题,应保持浸渍液的低温,并在加入用于实际浸渍的热水之前,用两到三次冷水将麸皮中的面粉洗掉,因为正是面粉——或者至少是其淀粉——成为了丁酸和乳酸的来源。在寒冷天气里,只要按常规方式进行浸渍,面粉反而很有用,因为它 merupakan营养物质,有助于发酵过程;在英格兰,人们常常故意在麸皮中添加面粉,以提高浸渍效果。为留住面粉,可以先用沸水清洗麸皮,这样可以使淀粉凝胶化并使其附着在麸皮上;据Eitner所说,这还能去除麸皮中的黏性脂肪物质,从而更有效地去除皮革中的脂肪。将麸皮在热水中浸泡两小时后,再用几遍冷水冲洗,最后在约40°C的温度下继续处理即可使用。[98]许多制革商在不用水清洗麸皮的情况下直接使用它,但如果麸皮中含有大量面粉,这些面粉会随着发酵产生的气体浮到表面,在皮革上形成一层糊状物,从而妨碍均匀的浸渍过程。[98] Gerber, 1882, 第246页。在常规浸渍过程中,所使用的麸皮量差异很大,但通常可按每1000份水使用4份麸皮来计算,按皮革重量计算则约为5%至10%,实际上往往还会使用更多麸皮。浸渍温度可在10°C到30°C至35°C之间变化,而浸渍时间则根据浸渍液的温度、所含发酵剂的量以及皮革的厚度和性质,从数天或数周缩短到两三小时不等。通常,皮革会被直接放入新准备的浸渍液中,同时还会加入几桶旧的浸渍液作为发酵剂。很快就会开始发酵,产生的气体会使皮革浮到表面,这一过程被称为“浸渍作用”。较薄的皮革经过一次浮起后就足以完成浸渍,而较厚的皮革则需要重复两到三次。判断是否已充分浸渍的一个迹象是皮革纹理上出现小水泡,这是由于皮革内部气体膨胀所致。一旦出现这种情况,就应立即停止浸渍,否则水泡数量会增加,并穿透皮革纹理,形成微小的孔洞。

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“刺痛感”(这是德语中Pikiren或Piquieren所描述的多种瑕疵形式之一)。当空气泡被困在充分浸湿的皮肤褶皱中并被挤压时,就会使皮肤表面出现凸起,但并不会使皮肤与皮肤组织分离。充分浸湿的皮肤在双手之间无论以纵向还是横向握持时都容易形成褶皱;如果皮肤较薄,紧贴在手掌上的皮肤下就能看到麦麸颗粒,这些颗粒会形成小突起,皮肤则围绕这些突起附着在手上。浸湿后的皮肤不应是透明的,而应是白色且柔软的;被按压后应能留下手指压痕。要准确判断达到适当浸湿程度的标准需要一定的经验,这一标准自然会因皮肤的特性以及所要制作的皮革种类而有所不同;对于熟练的操作者来说,皮肤的手感是最重要的判断标准之一。

《Gerber》一书中的作者将浸湿处理方法分为三类——“甜味法”、“酒精法”和“酸味法”。甜味法是在温热的麦麸水中进行处理的,这种水是通过将麦麸放入热水中浸泡,然后过滤掉沉淀在底部的清液而得到的。皮肤只需在其中浸泡2-3小时,时间不足以让发酵发生。这种方法仅适用于非常薄或柔软的皮肤,因为这类皮肤无法承受进一步的软化处理。使用麦麸水的优点在于可以省去用刀去除附着在皮肤上的麦麸的工序,不过未经发酵的麦麸是否真的有效尚存疑问。不过,麦麸水也可以用于通过发酵来进行浸湿处理,而且这种方法已逐渐取代了旧有的处理方式,尤其适用于制作小号手套用皮革。不过,麦麸在清洁皮革过程中的机械作用往往也很有用。在酸味法中,麦麸需在冷水中浸泡数小时使其软化,然后再加入沸水将温度升高到75摄氏度,持续搅拌数小时,待温度降至45摄氏度后,再加入大量旧的浸液作为发酵剂。如果以温热的状态(30°-35摄氏度,寒冷天气时可高达40摄氏度)使用这种浸液,皮肤只需浸泡1-3小时;而若在低温下使用,则浸泡时间可延长至2-3天,期间还需频繁翻动皮肤。这种处理方式适合用于处理光面皮革及较硬的皮革种类,而制作手套用皮革则始终采用温热且快速的处理方式。《Gerber》一书中提到的“酒精法”很可能就是伍德先生所研究的那种发酵方法,该方法会产生普通的易燃气体,但不会产生酒精。

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[99] Gerber,1888年,第257页。
普通的浸渍液只会使皮革略微膨胀,但如果其中含有大量从浸泡或发酵过程中带入的腐烂菌剂,皮革就会像在浸泡过程中那样出现破损。为增强这种效果,有时会在浸渍液中加入腐烂的浸液,但效果并不确定。通过用石灰水或N/10浓度的小苏打进行滴定,并以酚酞作为指示剂,可以测定浸渍液中的总酸度;而挥发性酸则可通过鞣制液分析方法中的描述进行蒸馏分离(L.I.L.B.,第126页)。如需更完整的分析方法,可参考Wood和Willcox先生关于“麦麸发酵特性”的论文。[100]
[100] 《化学工业学会杂志》,1893年,第422页。
据说,使用含有硝酸盐的水来制备浸渍液的话,其效果会更好,这很有可能;不过,如果需要氮元素,只需添加极少量的硝石即可满足需求。Wood认为,麦麸中所含的菌剂并非来自浸渍液本身,而是来自经过浸泡的皮革,因为浸渍液中的细菌很快就会死亡,无法完成发酵过程,因此必须不断补充营养物质(参见第18页)。虽然浸泡和发酵在许多方面存在差异,但从理论上来看二者是相同的,以下所述内容大多适用于这两种工艺。它们的作用机制比单纯浸渍要复杂得多,涉及化学反应以及有机菌与无机菌的作用,要确定各种因素对最终效果的贡献程度其实相当困难。过去,人们认为主要起作用的是氨及其同系物的有机盐,以及能与石灰结合的酰胺酸。磷酸也存在于其中,如果以可溶性盐的形式存在,它会与石灰结合,使其变得不溶且失去活性。不过,很可能大部分甚至全部的磷酸已经以三钙磷酸盐的形式存在,因此不会产生任何作用。如今人们已经认识到,与细菌的作用产物相比,这些化学物质的作用其实并不重要,J.T. Wood的研究也澄清了许多此前难以解释的现象。[101]

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[101] 《化学工业学会杂志》,1894年,第218页;1895年,第449页;1898年,第856页、1010页;1899年,第117页、990页。
人们认为,新鲜粪便中存在的消化酶,如胃蛋白酶和胰蛋白酶,具有很大的作用。已知动物机体分泌的这些酶的量远远超过其实际需求,但即便在新鲜粪便中,是否还有未被分解的酶存在仍值得怀疑;不过,这类复杂的有机化合物似乎比人们预期的更耐腐烂和分解,因此它们有可能存在于粪便中,即便是在被用于制革业时也是如此。胃蛋白酶和胰蛋白酶都属于酶类(见第16页),属于白蛋白类物质。它们可溶于水,但不溶于酒精,因此向其中加入酒精后它们会沉淀下来,但并不会因此而失去活性,重新溶于水后又能恢复活性。受热后,它们会凝固并分解,其活性也会永久丧失。
胃蛋白酶是胃腺分泌物的活性成分,人们从猪的胃中提取大量胃蛋白酶用作助消化剂。胃蛋白酶仅在微酸性环境中才能发挥作用,而虽然新鲜皮革浸液对石蕊试纸呈微酸性,但由于皮革中的石灰成分以及其中的氨气,该溶液很快就会变成碱性,因此胃蛋白酶在皮革浸液中的作用极为有限。Wood[102]在40℃条件下比较了0.2%盐酸酸化的1%胃蛋白酶溶液与狗粪浸液的作用。一小时后,胃蛋白酶溶液中的皮革已出现明显软化,而狗粪浸液中的皮革则几乎完全溶解。由于此处使用的溶液浓度远高于实际情况下可能出现的浓度,且条件也更为有利于其发挥作用,因此可以认为,皮革浸液中微量胃蛋白酶的实际效果可以忽略不计。
[102] 《化学工业学会杂志》,1894年,第220页。
如果存在胰蛋白酶或胰酶[103],则它更有可能发挥作用,因为它在中性和碱性环境中都能发挥活性。它是胰腺的分泌物,主要参与肠道消化过程。从化学性质上看,它与胃蛋白酶很相似,但更耐热,在干燥状态下加热到160℃后仍能保持消化能力。其加热后的溶液能够几乎立即大量溶解纤维蛋白,并使明胶及皮革纤维发生肽化反应,从而使其可溶于水。

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伍德发现,浓度为1%的胰酶溶液的作用速度远远快于浓度相同的胃蛋白酶溶液。在40℃的中性溶液中,皮革会迅速软化,而且这种作用在低温下依然会持续。15小时后,液体中便充满了大量微小细菌。根据作者的建议,实验再次进行,这次加入了15%的氯仿,氯仿能够阻止细菌生长,但并不会妨碍胰酶的作用。皮革依然会软化,不过无论哪种情况下,它都不会呈现出皮革特有的触感,也无法形成与普通皮革相同的质地。因此我们可以得出结论:虽然胰凝乳蛋白酶可能对皮革的软化过程有一定作用,但其作用程度很小,而皮革软化的主因还是其他因素。可以肯定的是,新鲜的鸟粪——或许所有动物的粪便——都含有能够分解明胶的发酵物质。在制胶过程中就常有这样的现象:如果麻雀的粪便掉进装满固态明胶的容器中,就会使容器底部的明胶也溶解掉。胰凝乳蛋白酶,或者至少是胰腺分泌物,以及肝脏分泌的胆汁,都具有很强的润湿和乳化脂肪的能力,这或许与皮革软化过程中脂肪被清除的过程有关。[103] 同上,以及贝尔斯泰因第三卷第1308页,第二版。

不过,细菌发酵及其产物才是导致皮革软化的关键因素。在这一点上,我们主要得益于J.T.伍德的研究成果,因为尽管波普和贝克尔也在这一领域进行了研究,但他们并没有像伍德那样公开自己的研究成果。伍德发现,即使是经过半小时煮沸、从而去除了活微生物和白蛋白类发酵物质的新鲜皮革软化液,仍然对含石灰的皮革有显著的作用,不过其效果远不如未经煮沸的皮革软化液。他发现,这种作用主要是由胺类物质及其与有机酸的化合物所导致的,这些物质能够去除石灰,但却无法去除纤维间的物质,也无法让皮革具备皮革应有的触感。使用1%浓度的盐酸苯胺也得到了类似的结果。人们还在各种培养基中培养了来自粪便及其他来源的各种细菌,并测试了它们的皮革软化能力,虽然这些细菌的软化能力比胺盐和有机酸等无机化学物质要强,但仍然远远不及普通皮革软化液的效果。

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或不足以满足实际使用需求。然而,当将少量从普洱中提取的胺盐加入混合细菌培养物中时,其对皮肤的作用几乎与真正的普洱一样迅速且显著。为确定普洱效应是由细菌的直接作用还是其酶产物引起的,人们将酶从过滤后的普洱溶液中分离出来——具体方法是将其加入大量98%的酒精中,因为酶在酒精中不溶。当这些酶重新溶解在水中后,仍具有显著的普洱效应;在35摄氏度下,将0.5克混合酶与0.5克混合胺盐酸盐溶解在100毫升水中,30分钟内就能使一块石灰处理的羊皮变得像经过普洱处理过的一样。因此,这种效果依赖于酶与胺盐之间的相互作用,但由于将二者分开的成本过高,且当它们在细菌作用下直接作用于皮肤时效果更好,伍德便采用了另一种方法:制备合适的灭菌营养液,使用前再向其中接种适宜的混合细菌。在实验室中,可通过将10克明胶、5克乳酸(按无水状态计算)以及100毫升水放入密闭容器中,在水浴上加热三小时来获得合适的培养基。所得溶液用碳酸钠中和,然后加入少量磷酸钾将其稀释至1升。新鲜狗粪中的细菌并未表现出令人满意的普洱效应,而经过一个月发酵的狗粪中的细菌则能产生与真正普洱几乎相同的效应;通过利用因出汗而松动的羊毛根系制成的混合培养物,还能获得更好的效果。这些细菌主要属于两种菌种,单独使用时都无法产生理想的普洱效应,但两者共同作用时的效果却比真正的普洱更快,而且这类细菌无法使明胶液化。在实验过程中,伍德发现过滤后的普洱溶液活性低于浑浊的溶液,即便加入高岭土之类的惰性物质,其活性也会提升。伍德认为,狗粪与鸟粪在作用上的差异不仅源于不同的细菌,还因为鸟粪中含有尿液成分,尤其是尿酸。通过这些及类似的研究,英国的伍德以及德国的波普和贝克尔成功研制出了实用的人工普洱制品。

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他们现在以“Erodin”为名称共同生产这种物质。 “Erodin”由固体营养培养基以及用于实现所需发酵作用的细菌的液体“纯培养物”组成。以下是制造商提供的关于如何使用Erodin进行发酵的说明:——对于100磅已清洗好、准备进行发酵的湿皮肤,大约需要1磅的Erodin;用公制单位表示,则1公斤湿皮肤需要约10克的Erodin。发酵液的浓度不得低于每升3克,即每加仑0.5盎司。为了制备发酵液,需准备一个足够大的桶或容器,将其彻底清洁并蒸煮消毒,然后放置在发酵桨附近。该容器应配有可轻松拆卸的蒸汽管,同时还需有一个干净的盖子。按所需量称取Erodin,将其放入容器中,再加入相当于其重量50倍的水,通过通入蒸汽将混合液的温度控制在40摄氏度左右,同时充分搅拌,最后将“Erodin芽孢杆菌”的纯培养物加入其中。温度绝不能低于25摄氏度,每天早晨、中午和傍晚都需要通入少量蒸汽,以保持温度在40摄氏度左右。一种实用的操作方法如下:在周五时,准备好足够一天使用的两倍量的Erodin并开始发酵。让其在上述条件下一直保持到周一。周一时,使用一半的量进行发酵,剩下的部分则用等量的新鲜Erodin粉末替代,这些粉末需溶解在相当于其重量50倍的水中,然后加入已经发酵好的Erodin中。如此每天重复操作,直到下个周五,此时容器中还会剩下足够一天使用的Erodin。这部分Erodin会被转移到较小的容器中,以便在周六使用,之后再开始新一轮的循环。每11磅(5公斤)的Erodin粉末或更少的量,就需要使用一株“Erodin芽孢杆菌”的纯培养物。假设一天所需的Erodin量为11磅(5公斤),那么在周五时就需要准备22磅(10公斤)的Erodin,按照上述方法将其溶解在110加仑(500升)水中,加入2株纯培养物,然后让其在上述条件下发酵直到周一。

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周一时,先将其中一半的溶液使用掉,剩余的部分则加入11磅(5公斤)的埃罗丁以及55加仑(250升)的水。这一过程在周二、周三和周四重复进行;周五时再使用一半的溶液,剩余部分则被放入另一个容器中,以备周六使用。而在糖化槽中,则会准备22磅(10公斤)的埃罗丁与110加仑(500升)的水,供下周使用。[104]

[104]伍德先生发现,在许多情况下没有必要每周都重新开始处理,而是可以根据需要不断向储液槽中添加额外的埃罗丁溶液及相应的细菌培养物。在糖化过程中,可从储液槽中取出浓缩溶液,然后将其稀释至原来体积的4到6倍,再加入温水。这种稀释后的溶液通常只适用于处理一批皮革。周六时,则要把之前剩下的旧糖化液用完。如果由于某种原因这种处理方式不适合当前的工作条件,也可以每天重新配制新的埃罗丁溶液——即用50倍于其重量的水来调配,再加入纯菌种,让其发酵三天后再使用。在某些情况下,该溶液可以连续用于处理多批皮革,只需再加入水和少量埃罗丁即可,无需重新培养菌种。

埃罗丁在英格兰及国外的几家大型制革厂中被广泛使用,其对小牛皮和羊皮的加工效果与狗粪处理法相当,而且更为安全;处理后的皮革干净无污渍。约克郡学院的实验制革厂也大量使用了这种物质,它已被证明是糖化的良好替代品。不过,目前的细菌培养物只能用于温态处理,无法像普通鸽粪处理法那样在低温下使用。毫无疑问,未来一定能找到适合低温处理的细菌培养基,对于较厚的皮革来说,低温处理往往比糖化更佳,目前相关实验也正在进行中。

由于存在大量的细菌,且粪便浸液可作为各种腐败微生物的生长介质,因此通过粪便或糖化液处理皮革的过程对皮革本身而言是非常危险的,这会导致皮革重量下降;如果处理时间过长,皮革甚至会被彻底破坏。不过,无论程度如何,皮革重量的下降都是不可避免的,而如果要生产柔软的皮革,这种重量下降其实是必要的。如果让皮革长时间浸泡在处理液中,含有微生物的泥沙以及细菌会沉积在皮革的褶皱处,从而破坏皮革的表面结构,形成斑点、条纹等瑕疵。

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还会出现黑色或蓝色的污渍,这类污渍被称为“发酵污渍”,其成因要么是细菌产生的色素,要么是在盐分或其他物质的作用下,硫化氢对铁元素产生了作用。因此,有必要经常更换发酵液的位置,尤其是在液体因高温使用而处于活跃状态时;不过,让皮革持续处于运动状态似乎并不可取。如果采用桨式搅拌器进行搅拌,也应当间隔一段时间才操作一次。T. Palmer[105]通过针对鸽粪作为发酵材料的实验发现,在发酵过程中会有相当多的氮元素流失,他建议在尽可能隔绝空气的条件下进行发酵,这样既能节省鸽粪,又能避免有害微生物的生长——他认为这些微生物大多是需氧菌。这种方法确实具有优势,因为Roscoe和Scudder已经证明,明胶只有在有氧气存在的情况下才会液化,因此减少氧气供应就能降低过度发酵的风险,进而避免产品受损及重量下降。[105]《皮革行业通报》,1891年9月22日;1887年,第667页;以及Sanford在《化学工业学会杂志》1893年发表的文章,第530页。基于发酵过程主要是由细菌主导这一假设,在Wood、Popp和Becker之前,人们也曾尝试过用其他发酵物质来替代鸽粪;不过这些尝试大多失败了,原因并非原理上有误,而是由于缺乏相关知识,比如不知道该使用何种合适的发酵剂以及需要怎样的培养基。人们曾尝试过使用鸟粪、马肉、尿液、酵母以及可发酵的蔬菜。多年前,根据作者的建议,一家摩洛哥皮革厂曾尝试使用浓度约为10%的葡萄糖或糖浆,并在其中加入3%的狗粪便糊状物,在使用前一周再将其加入液体中,以此作为粪便糊状物的部分替代品,至今该工厂仍在使用这种方法。这种混合物能在一段时间内保持活性,添加到发酵液中的方式和比例与粪便糊状物大致相同。另一家美国公司生产的固体发酵剂原理类似,它将葡萄糖与少量含氮物质、磷酸盐以及乳酸菌混合在一起,使用时只需在温水中稍加溶解即可。这种发酵剂在某些用途上效果不错,但其效果更接近于浸渍剂而非真正的发酵剂。同样地,也可以将发酵剂添加到麸皮浸渍液中。

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这种处理方法会引发发酵反应,从而使皮革的柔软度远远高于普通处理方式。在某些情况下,使用含有微量矿物质成分的弱葡萄糖溶液——其成分类似科恩溶液(参见L.I.L.B.第269页)——再与酸乳或发酵液混合,或许能够降低成本并提高处理效果。《皮革与毛皮》杂志上有一篇文章描述了一种处理方法:将两份重量的葡萄糖溶解在约25份水中,然后进行大约三天的发酵,直到表面出现泡沫;接着加入约一份旧麸皮发酵液或0.1份压榨后的酵母,再将总量调整至1000份。将皮革在约35℃的温度下浸泡24-36小时,之后再加入约五分之一的原始葡萄糖以增强处理效果;一周后再次制备新的发酵液,并在其中加入千分之一的旧发酵液。经过10小时的短时间处理即可得到质量上乘的皮革,但总体而言,这种方法会使皮革变得比用粪便处理的皮革更松软、更有弹性。显然,选择用旧发酵液还是酵母来启动发酵过程非常重要,因为后者只能直接产生酒精,而酒精随后可能会被其他微生物转化为醋酸。不过,这类含有葡萄糖的混合发酵液从原理上来说可能是错误的,因为真正的发酵细菌无法在酸性环境中存活,它们需要氮质营养物质才能生长。至于狗粪、鸡粪或鸽粪作为发酵剂的相对效果,目前最著名的研究是由W. J. Salomon在维也纳皮革工业研究所进行的,他测得同等量各种粪便的溶解能力分别为:狗粪为2.5,鸽粪为2,鸡粪为1。当然,这些数据虽然有趣,但仍需谨慎对待,因为即使是纯粪便的成分也并非恒定不变,它会因动物的饮食不同而有所差异,而且掺假现象也很常见。有人讲述过有商人用枪炮将黏土制成皮革产品的故事,不过作者并不保证这一说法的真实性!一般认为,鸟粪的渗透力更强,但软化及使皮革变松的效果则不如狗粪,因此狗粪通常被用于需要极高柔软度和弹性的皮革处理中。需要注意的是,鸟粪发酵剂通常需要在低温下使用,因此其作用速度较慢,这也有助于给皮革足够的处理时间。

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能更均匀地渗透到较厚的皮革中。关于用于皮革制造的粪便的检测研究很少,而且这些研究大多是为了评估其作为肥料的价值。Schulze[107]对40份鸽子粪便的检测结果如下:
最低值 最高值 平均值
百分比 百分比 百分比
水分 3.80 40.00 21.00
氮 1.47 5.04 2.53
磷酸 1.00 2.77 1.79
钾盐 0.71 2.57 1.46

有一份样本的含沙量高达43.3%!
[106] Tech. Quart., 1892, 第v卷,第81页。
[107] Der Landwirt, 1895, 第li卷,第301页。

Wood[108]给出了以下数据:
鸡粪:
百分比
水分 60.88
有机质[109] 19.22
磷酸盐 4.47
碳酸钙和硫酸钙 7.85
碱性盐 1.09
二氧化硅和沙子 6.69
狗粪:
水分 31.0
钙 43.0
钠、钾、镁 0.8
磷酸根 3.4
二氧化碳 7.5
有机质 14.2
微量铁、氯、硅,损失量0.1
[108] Journ. Soc. Chem. Ind., 1894, 第220页。
[109] 其中的氮含量相当于0.74%的氨。

显然,那是一份来自以骨头为食的狗的粪便样本;而那些在皮革制造中更为常用的狗粪样本,其石灰含量要低得多。Wood检测过的一份样本中,矿物质含量为4.7%,有机质含量为9.7%,水分含量为85.6%,其中一部分水分显然是后来添加的。

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分析——对于用于浸渍的粪便以及浸渍液本身的分析,至今几乎未受到重视。尽管使用粪便作为浸渍剂的成本相当高,但显然这种价格低廉且质量不稳定的材料并不值得进行复杂的分析。在某些情况下,通过干燥和燃烧的方法来确定其含水量以及有机质和矿物质成分是值得的。如果需要进一步研究,建议通过过滤并蒸发部分溶液至干来测定可溶性物质,再利用凯氏定氮法来测定氮含量(见第70页)。当然,将来当人们对这一领域有更深入的了解后,进行细菌学检测也可能很有用。如果想要估算皮革中的物质在浸渍液中的溶解情况,那么利用凯氏定氮法测定一定量样品中的氮含量将是最佳的计算依据,同时还需考虑原始浸渍液中所含的氮量。皮革中含有约17.8%的氮。在许多情况下,只需将液体蒸发至干后留下的固体残渣称重,再在100℃下烘干数小时,随后进行燃烧以测定其中的石灰及其他矿物质,即可满足需求。用于皮革浸渍的鸡粪或鸽粪用量差异很大,但通常为每1000公斤生皮需12至60升粪便,同时还需要至少2000升水。浸渍剂一般是在低温下使用的,皮革需在其中浸泡4至8天,期间需频繁翻动;不过有些制革商,尤其是美国的制革商,更喜欢在约35℃的温度下使用搅拌器或滚筒进行浸渍,这种情况下浸泡时间则需缩短至几小时。最好将粪便先在单独的容器中用温水浸泡,让其发酵至少一周后再使用,此时会发现其中充满了微球菌链。只有清澈的液体才应倒入浸渍池中,而沉淀物和污物则应丢弃或用作肥料。这样就能大大降低皮革出现污渍和剥落的风险。浸渍液可以通过添加新的粪便浸出液来继续使用,但不可长期使用,因为随着皮革物质不断溶解以及发酵作用的增强,浸渍液的溶解能力会提高,这种方法也存在一定的风险。[110]这一方法似乎最早是由T. Palmer提出的,相关专利为1886年的英国专利13,636号。浸渍完成后,皮革通常会在晾晒架上进行处理,以去除污垢和油脂,但在美国,用洗涤轮清洗往往就足够了。有时也会对皮革进行其他处理步骤(见第……页)。

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116)虽然可以使用这种方法,但并不推荐,因为它很可能会将部分溶解在液体中的皮革成分冲走,从而导致皮革变得松软且重量减轻。除了皮革手感柔软外,很难给出其他确切的判断标准,而经验丰富的人很容易就能察觉到这一点。过度处理皮革的早期迹象是出现蓝色斑块或类似铁锈色的蓝色痕迹;如果这些痕迹较轻微,通常在皮革放入液体中几天后就会消失。鸡粪和鸽粪最好让其在空气中风干,不过如果过于潮湿,或者为了方便立即使用,也可以像狗粪一样将其制成糊状。狗粪绝不能暴露在空气中,否则它会腐烂变黑,其中的处理成分也会被破坏,这样一来皮革就无法软化,只会变得又黑又腐烂。因此,狗粪应与水混合成糊状,然后储存在容器中,尽量减少与空气的接触,这样它的处理效果才能长期保持不变。新鲜狗粪在使用前至少需要发酵一周。关于所需用量,目前没有确切的标准。Eitner认为,1.5桶狗粪糊(约14-20升)就足以用于200张中等至较大的羊皮以制作手套革。其浓度应足以使水变得浑浊,但不要过浓或呈汤状。对于羊皮来说,18°-20°C的温度最为合适;在非常寒冷的天气里,温度可提高到25°C,以便让皮革冷却。处理时间从最薄的皮革的2小时到较厚皮革的12-14小时不等。处理狗粪时应使用木制工具而非铁制工具,稀释后再用粗布过滤。如前所述,不应让皮革在处理过程中持续移动;最初20-30分钟需要搅拌,之后每隔一小时搅拌10分钟,持续五到六小时,之后就可以让皮革静置更长时间而不会受到损害。当皮革变得非常柔软、松弛,可以任意方向下垂,且用指甲就能刮下皮革上的肉层时,就说明处理已经完成。Wood建议,在处理羊皮时,狗粪应在使用前先发酵一个月,而且他认为如果保存超过三个月,其效果就会下降。皮革的软化作用是由多种细菌共同作用的结果,Wood认为参与这一过程的细菌来自空气或……

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用于储存粪便的容器,在粪便排出时这些容器中不应有粪便残留。Borgman[111]建议将粪便保持干燥状态,使用前两周到三周才将其制成糊状:先用干净的桶盛满冷水,次日再用无单宁成分的干净木棒将粪便搅拌成均匀的糊状。之后需将桶盖好,让其静置直至需要使用。如果经过仔细且反复的蒸煮处理,干净的提取桶也非常适合用于此目的。Borgman还建议建立固定的生产流程,以便持续供应所需的粪便,并在每个桶上仔细标注混合日期。在整个过程中必须保持极高的清洁度,容器用完后也应立即进行蒸煮处理。使用前,应将粪便糊加热至接近但未达到沸点,同时注意避免混入含铁的冷凝水。随后用大量(约100加仑)45°-50°C的水将粪便彻底混合,让其沉淀,再通过一个篮子过滤,然后通过另一个铺有粗帆布的篮子将其倒入制茶桨中(这种帆布常用于泥水工在石膏干燥时覆盖窗户)。还需向混合槽中的残留物倒入更多温水,用以将制茶桨中的液体稀释至适当体积。在加入皮革之前,液体的温度可达到42°C。液体应呈浅绿色至棕黄色;如果颜色较深,则说明粪便因储存不当或发酵时间过长而发生腐烂,这会导致皮革出现污渍或受损。每100公斤用于制茶的湿皮革需要约33升干粪便(即每1000磅需33加仑)。干粪便的颜色应为黄色至棕色,深棕色或黑色的粪便已变质,不可使用。湿粪便则较难判断,但颜色过深为棕黑色或黑色的粪便以及气味浓烈的粪便都应被舍弃,因为这表明它们已经发生了发酵。Borgman的指导基于丰富的经验与常识,整本书都值得仔细研读。[111]《精细皮革制造》,柏林,1901年,第69页。Borgman建议先将皮革在约40°C的水中搅拌一段时间,水中可加入几桶制茶糊,之后再将皮革放入制茶装置中,此时装置内的温度应降至约38°C。处理过的皮革摸起来

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其纹理柔软如丝,甚至略带滑感;用手指和拇指按压时会在上面留下深色印记,且果肉柔软,易于被刮下。不过,具体要求会因果皮的种类及其用途而有所差异。经过发酵处理后,可将果皮放入与发酵液温度相近的水中浸泡半小时。

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第十四章 明矾鞣制法或鞣酸鞣制法

我们现在已经跟随原材料走到了将其转化为皮革的最终准备阶段,接下来需要探讨的是实现这一重要转变的方法。虽然目前植物鞣制法仍被最广泛地使用,也具有最大的商业价值,但矿物盐的用途早已为人所知。随着铬鞣制法的出现,植物鞣剂的绝对优势已受到严重挑战。不仅因为矿物鞣制法的重要性,还因为从科学角度来看它们更为简单,因此有必要先考虑这些方法而非植物来源的鞣制法。在之前的章节中已经说明,要制成耐用的皮革,不仅需要将纤维干燥至不粘连的状态,还需对其表面进行处理或改变其化学性质,使其不再会被水浸胀而变得粘稠。所有能够使纤维像酒精一样收缩或脱水的盐类,都能在不同程度上实现这一效果。许多硫酸盐,尤其是钠盐和镁盐,虽然单独使用无法制成皮革,但它们能使纤维收缩,从而大大加速植物鞣制剂的鞣制过程;因此它们可应用于快速鞣制工艺中,尤其适用于需要制造坚韧且轻质的皮革的情况,这类皮革后续还可以通过进一步处理来增强其强度。浓硫酸铵溶液的脱水作用几乎与酒精相当,它能生成与腌制法所得皮革极为相似的白色皮革,这一特性显然具有重要的商业价值。然而,这些盐类本身都无法形成完整的皮革,还需要金属盐的帮助——这些金属盐会永久性地固定在纤维中,从而降低或消除纤维对水的亲和力。许多物质都具有不同程度的这种作用,但所有具有商业价值的物质都属于以铝、铁和铬为代表的那一类,它们能够生成盐类……

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会形成化学式为M2O3的氧化物(例如氧化铝Al2O3)。锰的这类盐类非常不稳定,其鞣制效果也很弱;而钛虽然在很多方面与这一族元素相似,但并不严格属于该族,不过最近它已被用作鞣剂并获得了专利。不过目前我们只需关注前文提到的三种金属即可。
氧化铝及其盐类值得重点关注,不仅因为它们很早就被用于皮革制造,而且至今在商业上仍具有重要意义。金属铝现已广为人知,其氧化物氧化铝Al2O3在自然界中十分常见,它以黏土和铝土矿的形式与二氧化硅结合存在,也以氟化物的形式与氟化钠一起存在于冰晶石中,某些情况下则以天然硫酸盐的形式存在。明矾石曾是明矾的主要来源,它是一种含有大量硫化铁的沥青质黏土,经煅烧后可得到硫酸铝。由于硫酸铝不易结晶,且难以从中分离出铁,因此人们在煅烧后的黏土浸出液中加入硫酸钾,经过煮沸浓缩后,就能很容易地析出钾铝硫酸盐,即Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O。如今,明矾通常是通过用硫酸分解黏土或铝土矿来制造的,而硫酸铵则常被用来替代硫酸钾,这样就能得到铝铵硫酸盐,它的结构与钾铝硫酸盐类似。只要加入苛性钠或石灰,铝铵硫酸盐就会释放出强烈的氨气气味,从而可以轻易与钾盐区分开来。据目前所知,这两种盐在鞣制效果上并无实际差异,而且铝铵硫酸盐价格更低,效力也稍强一些——其分子量为906,而钾盐的分子量为948。无论是哪种明矾,都能轻易溶解在冷水中,溶解度约为100份水中含9份明矾;在热水中的溶解度更高,冷却后过量的明矾会重新结晶。据说,在皮革制造过程中不应将明矾溶液煮沸,虽然这不太可能带来任何变化,但需要记住的是,铬明矾在煮沸时确实会分解,生成酸和一种碱性更强的盐,此时其颜色会从紫色变为绿色,冷却后又会慢慢恢复为紫色。

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明矾在皮革制造中的价值取决于其所含的硫酸铝含量,因为硫酸钾或硫酸铵并不参与反应。由于改进后的工艺使得几乎不含铁的硫酸铝得以生产,它便逐渐取代了明矾,不仅价格更低,而且性能更佳。结晶硫酸铝的化学式为Al2(SO4)3·18H2O,其分子量为666,这一数值相当于氨明矾的906以及钾明矾的948。在明矾和硫酸铝中,铁都是最令人反感的杂质,可以通过加入硫氰酸钾来检测——这会生成红色;或者加入亚铁氰化钾(黄色普鲁士盐),则会生成蓝色。由于铁可能以亚铁形式存在,因此最好先在明矾溶液中加入几滴硝酸或溴水进行煮沸处理。如需更准确地检测铁的含量,请参阅L.I.L.B.第20页和第136页。

仅使用明矾或硫酸铝溶液是无法制成优质皮革的,因为这样处理后的皮革会变得坚硬,无法通过拉伸来软化。实际上,总会额外添加盐类,其添加比例各不相同,但通常约为明矾重量的一半,或氧化铝硫酸盐重量的三分之二。盐类的作用机制长期以来一直令化学家们困惑不已,人们曾认为盐类的作用是将硫酸铝转化为氯化物,虽然这种反应确实会发生,但它无法解释为何能得到柔软的皮革——因为氯化铝虽然能被皮革吸收,但并不能产生比硫酸铝更好的皮革效果。真正的解释见第九章。氧化铝是一种弱碱,它会轻易地将自身的酸性物质释放给皮革,从而转化为碱性盐(参见第187页)。这些酸性物质不仅会导致皮革膨胀,使其无法变成柔软的皮革,还会降低皮革吸收氧化铝盐的能力,从而导致皮革鞣制不充分。添加盐类可以防止酸性物质的膨胀作用,同时使皮革发生部分酸处理(参见第89页),再加上由此形成的碱性氧化铝盐的鞣制作用,就能得到质量不错的皮革,不过这类皮革容易受到洗涤的影响。如果不在明矾溶液中添加普通食盐,而是加入苏打等碱类物质,它们会与部分酸性物质结合形成硫酸钠,而氧化铝则仍以“碱性盐”的形式存在于溶液中。由于在矿物鞣制过程中经常会用到“碱性盐”这一术语,此处对其加以说明:碱性盐是一种化合物。

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它介于普通盐与水合氧化物之间:在普通盐中,所有的碱基都与酸结合;而在水合氧化物中,所有的碱基则与OH基团结合。因此,氯化铝Al2Cl6属于普通盐,其中铝的所有结合能力都被氯所占据;氢氧化铝Al2(OH)6则是水合氧化物;而Al2Cl5OH、Al2Cl4(OH)2等则属于碱性盐,其中的氯逐渐被OH取代。一般来说,盐的碱性越强,其在水中的溶液就越不稳定;那些碱性极强的盐要么不溶于水,要么会因为轻微的因素——如加热、稀释或动物/植物纤维的吸附——而从溶液中沉淀出来,进而分解为游离酸以及水合盐或更难溶的碱性盐。正是这一特性使得它们在皮革鞣制和染色领域具有重要作用,许多金属鞣剂其实就是碱性盐的溶液。碱性盐溶液可以通过多种方式制备,最常见的是将水合氧化物直接溶解在普通盐的溶液中,或者通过加入更强的碱来中和普通盐中的部分酸。向明矾溶液中加入苏打时就是这种反应。如果加入的苏打量过多,所有的氧化铝都会以水合盐或难溶的碱性盐形式沉淀出来;但如果将不超过四份的结晶碳酸钠单独溶解后,在持续搅拌的情况下慢慢加入已溶解在十份水中的明矾中,就不会发生沉淀现象。在这种溶液中可以鞣制皮革,无论是否添加盐类,氧化铝都能更易被皮革吸收,从而使皮革更加柔软且更耐水。实际上,用这种方法处理的皮革与经过铬处理的皮革极为相似,即便经过多次洗涤和高温处理也不会恢复到松软的状态。所使用的溶液碱性越强,制成的皮革就越柔软。从这类碱性溶液中被皮革吸收的氧化铝始终是碱性的,而从明矾或硫酸氧化铝中吸收的则似乎是普通的硫酸铝。不过,实际上两种情况下的鞣制盐都应该是碱性的,而酸则以游离酸的形式存在,就像在腌制过程中一样,因为残留液中的酸与碱的比例会有所变化。尽管克纳普在1858年就描述了碱性氧化铝溶液[112],亨特也为此申请了专利,但这些专利(很可能无效)至今仍未得到广泛应用。

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该溶液可让其逐渐失效。一种适用于实际使用的优质溶液的制备方法是:将10磅氧化铝硫酸盐溶解在10加仑水中,再将4磅洗涤苏打溶解在4加仑水中,最后将后者逐渐混入前者中。如需,还可添加食盐,同时也可加入面粉和蛋黄。[112]《制革的原理与本质》,布伦瑞克,1858年。

在处理小型皮革时,如果不想让毛皮接触到液体,或者在对羊毛地毯进行预处理时,通常的做法是在尽可能清除皮革上的血液、污垢及肉屑后,将其拉伸在框架上或固定在木板上,然后用海绵涂抹温度适宜的强效明矾盐溶液,反复操作直至皮革被彻底处理。每加仑水中使用约1磅明矾和1/2磅盐即可达到合适浓度。有时也可以直接将明矾盐粉末擦抹在湿润的皮革上。经过明矾处理的物品应尽快在适宜的温度下晾干,因为这样有助于固定鞣剂;若将皮革保持在这种状态一个月以上,鞣剂会更加牢固且更耐水,这一过程被称为“陈化”。刚晾干时,经过明矾处理的皮革会变得坚硬如角质,为使其变软,必须先将其弄至半干状态,然后再通过机械手段逐步软化。“敲打”和“悬挂”是常用的方法——前者是将皮革在固定在柱子顶端的钝刀上用力摩擦,后者则是将皮革固定在水平杆上,再用一种类似小铲子的工具进行加工,这种工具的刀刃呈半圆形;有时也会在木制手柄上安装类似圆形薄片的刀具来代替这种工具。这些工具及其使用方法如图36和37所示。[113]第192页所描述的机器现已被广泛用于这些工序。在第一次敲打或软化处理之后,让皮革接近干燥状态,然后再进行第二次处理。对于每次处理时皮革的含水量,都需要适当判断:第一次处理时,皮革必须足够湿润,以便在拉伸时不会受损,但同时又要保持足够的湿度,使得纤维在干燥后能够重新结合;而第二次处理时,皮革则必须足够湿润,以便纤维能够再次松开,但又不能过于湿润,以免纤维再次粘在一起。

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[113] 图37所示的工序实际上并非“修剪”,而是“磨平处理”:在此过程中,会使用边缘锋利的刀具来减少待处理部位皮肤的厚度,同时使其变得柔软。

图36——白色皮革的固定处理。

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图37——使用月刀进行鞣制。
以下关于小牛皮鞣制过程的简略描述,可用于说明更精细的“白色”皮革的实际制作方法。在英格兰,用作原材料的通常是大型市售小牛皮,不过有时也会使用经过盐渍和风干的皮革。将这些皮革在水中充分浸泡或清洗后,会用不含砷或其他硫化物的石灰对其进行鞣制,而且所用的石灰绝不能变质或腐烂,这样才能便于去除皮革上的毛发。按照常规方法去除毛发和肉屑后,这些皮革还会被放在新鲜的石灰液中放置数天,以便使其更加饱满;之后则通过多次用先前处理其他物品时所用的溶液稀释过的水进行浸泡和清洗,从而尽可能彻底地去除石灰残留。

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通过处理皮革来完成这一过程。这可以部分替代过去使用的粪肥处理方法,而如今已不再在幼崽皮革的处理中采用粪肥。接下来,需用常规方式对皮革进行浸泡,使用3-4%的麦麸作为浸泡剂,让皮革在浸泡液中多次膨胀收缩。整个浸泡过程必须遵循相应的安全措施(见第167页),以避免在炎热天气下发生丁酸发酵的危险。处理后的皮革应不含石灰残留,也不会因酸性物质而膨胀,同时应保持饱满、洁白且柔软的状态。皮革的鞣制过程(在含有明矾的皮革处理中通常称为“tawing”)是在旋转式滚筒中进行的,所用的混合物包括明矾或氧化铝硫酸盐、盐、面粉、蛋黄以及橄榄油。每100磅湿皮革需要约5%的面粉、2.5%的明矾、1%的盐、25个鸡蛋的蛋黄或1.5磅的浓缩蛋黄、2盎司的橄榄油,以及1.25至1.5加仑(12-15磅)的水。首先用少量水将面粉调成均匀的糊状,再将用温水稀释并过滤后的蛋黄与橄榄油混合在一起,最后在能使整个混合物达到38摄氏度温度的情况下加入明矾和盐的溶液。滚筒处理的时长取决于皮革的厚度,非常厚的皮革需要数小时才能处理完成,但必须定期停止操作并让滚筒通风,以防止皮革因摩擦而过热。过去,这一工序是通过赤脚在桶中踩踏来完成的。经过鞣制处理后,皮革会被堆放起来过夜,或者有时会被放在容器中,连同剩余的鞣制浆料一起放置一天左右,以便让盐分和明矾完全被吸收。之后会经常使用专用机器对皮革进行分割,不过像欧洲大陆那样在鞣制之前就进行分割会更好,因为那种机器的成本很高,而且分割后的皮革也不适合许多其他用途。皮革的干燥速度应尽可能快,但最好先在适中的温度下或户外进行干燥,然后再放入温度较高的烘干炉中。现在,皮革可以放置1到3个月以“陈化”,不过通常在陈化之前就应完成后续的加工步骤,包括再次浸湿、固定皮革,必要时还需进行削毛处理。目前,固定皮革几乎总是依靠机器来完成,其工作原理类似于一种夹子:一个臂上装有一片或两片用于固定皮革的刀片,另一个臂上则装有滚轮,该滚轮会压住皮革,使其紧贴在刀片之间,随后夹子向后拉动,让皮革从刀片间滑过。图38展示的是Slocomb机器,这是这类机器中最常用的一种。经过固定和陈化处理后,皮革……

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需将皮革浸泡在水中,直至各部分完全浸湿。这不仅能软化皮革,为染色做准备,还能去除多余的明矾和盐分,以及大量的面粉和蛋类。为替代这些成分,需要进行“重新加蛋”处理;有些制造商仅使用蛋黄或蛋黄与面粉,而许多制造商则会加入一定量的盐,有时还会加入明矾。如果要在染色前就将皮革染成黑色,就需要在染色前进行此处理;但由于托盘染色法(见第406页)会再次洗掉蛋类成分,因此若采用这种染色方式,则会将“重新加蛋”处理推迟到染色之后进行。在染色之前,还需在皮革上涂上碱性媒染剂,以消除其油腻感,使其更易上色。过去通常使用陈尿作为媒染剂,但现在多用“氢化碱”溶液(一种洗涤粉),或是用氨水调节酸碱度的肥皂来代替。艾特纳给出了以下配方:半磅马赛皂溶解在沸水中,再加入5到6个蛋黄,然后用清水将总量调至4加仑,并加入1/4磅重铬酸钾。用于染色的颜色可来自没药或其提取物,或者三分之二的没药加上三分之一的苏木——后者最好在不使用碱的情况下提取,之后再加入少量苏打或氨水。最后,可用铁液或1份硫酸亚铁溶于75份冷水的溶液来固定颜色并使其更深。皮革再次干燥后,有时会用磨刀器将其磨碎,然后再通过压制或悬挂的方式使其变软;此时,带有倾斜或螺旋状刀片的机器往往比斯洛科姆式的机器更为适用,随后还会用含有油、蜡等成分的混合物在皮革表面进行涂抹处理,最后再用重型平烫机将其烫平,从而获得光滑的表面。艾特纳还给出了制作光泽剂的配方:1公斤阿拉伯胶、半公斤黄蜡、半公斤牛脂、3/4公斤马赛皂、1升浓没药提取液以及5升水。先将水在陶锅中煮沸,然后依次加入肥皂、蜡、阿拉伯胶和牛脂,每加入一种成分后都要搅拌至其完全溶解,之后再加入下一种成分,最后加入没药。煮沸1小时后,让混合物完全冷却,整个过程中要不断搅拌。烫平之后,还需在皮革表面涂抹最终的光泽剂,艾特纳给出的配方为:8升橄榄油、500克牛脂、500克黄蜡、500克松香、500克阿拉伯胶。(配方中未提及水,但阿拉伯胶应先在水中软化。)将该混合物在陶锅中煮两小时,直到水分蒸发,期间要持续搅拌,待其冷却后即可。

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随后用法兰绒轻轻擦拭,并撒上少量法国白垩,之后即可出售。

图38——斯洛科姆钉皮机。

手套用皮革的制造原理与上述过程类似,但具体步骤会根据所使用的更柔软、更精细的皮革材质进行调整,以提升其柔软度,尤其是使其具备在任何方向上拉伸而不会回弹的特性,而这正是优质皮革的标志。羔羊皮是主要的原材料,不过为了获得最佳品质,也会使用真正的小山羊皮。不同的产品品质决定了不同的制造工艺。这些通常已经经过干燥处理的皮革,会根据其年龄和厚度在清洁的凉水中浸泡三到四天。普通品质的皮革(如进口的小型羔羊皮)往往通过将石灰、硫化钠或石灰与红砷的混合物涂在皮革上,从而去除其表面的毛发。对于质量较好的皮革,则可直接用石灰或石灰与其它物质的混合物涂抹在皮革表面来去除毛发;在其他情况下,则会使用普通的石灰处理法,其中石灰通常会加入红砷来增强其效果——红砷会在石灰冷却过程中被加入其中(参见第142页)。如此形成的硫酸钙(可能还有硫砷酸盐)既能加速去毛过程,又能保持皮革表面的光泽。那些注重品质的手套皮革制造商会尽量避免使用陈旧的石灰,因为这类石灰会导致皮革变得松软多孔,且表面粗糙无光。石灰处理的过程会持续进行……

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通常需要十天的时间,这一过程极为重要。必须将纤维间的物质溶解掉,这样皮革才能达到德国人所称的“Stand”标准,也就是说,无论在长度还是宽度上都可以被强力拉伸而不会回弹。此外,是否对皮革进行过石灰处理(这一点对于羊皮尤为重要)也至关重要,因为只有经过适当处理,脂肪组织才能被充分分解,从而便于将脂肪彻底清除。若忽视了这一点,皮革就永远无法被正确染色。当毛发被充分分离后,皮革会被用水冲洗,然后用钝刀将其上的毛发去除。用于清洗的水的温度不应低于石灰水的温度,否则毛发就难以被顺利去除。处理后的羊毛或毛发会被清洗并晾干以供出售。皮革则被放入加入了少量石灰液的水中,这样可以防止水中的碳酸导致石灰在皮革中沉淀,进而使皮革表面变得粗糙。接下来是第一次去肉处理,即去除皮革肉面上的松散细胞组织,以及头部、耳朵和腿部的部分;同时还会修剪皮革的侧面。之后,皮革再次被放入用石灰液调软的水中,然后再放入由狗粪制成的浆液中。这种浆液是通过将发酵后的白色狗粪与沸水混合后,再通过筛子或柳条篮过滤而成的。使用时,浆液的温度应适中,不能太浓。在浆液中,皮革会迅速失去弹性,变得极其柔软细腻,此时脂肪组织、残留的毛发以及其他污物就能很容易地被清除掉。如果浆液浓度过高或浸泡时间过长,就会对皮革造成明显的腐烂作用。(详见第181页。)当皮革从浆液中取出后,会用锋利的刀在肉面上进行切割,以去除剩余的皮下组织,这就是第二次去肉处理。之后,皮革会被用温水冲洗,然后在桶中用棍棒敲打,或者放在滚筒中处理,整个过程中只需使用很少的水。最后,皮革会被放入温度不太低的水池中,并通过桨轮保持持续流动状态。接着,皮革的毛面也会被清理干净,方法是使用装有木柄的硫化铁板在皮革上打磨,以此去除脂肪、石灰皂、氨皂以及其他含石灰的化合物,以及所有残留物。

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毛发或羊毛。这些皮革首先在“搅拌桶”中再次清洗,先用冷水,再用温水;待水分流干后,再将其放入麸皮浸液当中。这种浸液是通过将小麦麸皮浸泡在约50℃的水中并加入温水稀释而成的。有时也会过滤掉混合物,只使用麸皮水,这样可以避免为去除附着在精细皮革上的麸皮颗粒而带来的麻烦与成本。所用液体量必须足够,以完全浸没皮革,温度则可在50华氏度(10摄氏度)到68华氏度(20摄氏度)之间。这样的条件有利于细菌活动——这些细菌一方面会产生醋酸和乳酸,从而溶解掉残留的石灰成分;另一方面则能使皮革组织变得松软且结构更清晰,从而便于其吸收鞣制溶液。在处理麸皮浸液时需格外小心,尤其是在夏季,因为乳酸很容易引发丁酸发酵(参见第167页)。鞣制溶液的成分与制作小牛皮时所用的类似,包括明矾、盐、面粉以及蛋黄,全部混合成浓度较低的糊状物。通常还会加入少量橄榄油。处理皮革时,要么用脚将其踩入溶液中,要么将其放入装有该溶液的搅拌桶中。几年前,Kathreiner指出[114],在手套革的鞣制和染色过程中,可以用橄榄油和甘油的混合物部分替代蛋黄。
[114] Gerber, 第一卷(1875年),第170页;第二卷(1876年),第664页。
经过鞣制处理的皮革现在会被挂在杆子上晾干,皮革的纹理面要朝内。在通风良好但温度适中的环境中快速晾干,对于制造出优质产品至关重要。干燥后的皮革会迅速浸入温水中,稍作悬挂让水分流干后,再被紧紧压实在箱子里,放置约12小时,以便水分均匀分布。之后,皮革会被放在由木条构成的平台上进行挤压——这些木条相互连接,形成带有尖锐棱角的表面。接下来的步骤是使用“月形刀”对皮革进行拉伸,之后皮革几乎完全干燥,然后再被挂起来。至此,鞣制过程就完成了。接下来,这些皮革会像处理小牛皮一样进行“陈化”。在上色之前,需要用温水清洗皮革,以去除部分鞣制溶液,尤其是多余的明矾和盐分;如果需要上色的话,还会像处理小牛皮那样再次使用蛋黄处理皮革。

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首先用碱性媒染剂(如陈尿、氨水等)对皮革进行处理(参见第413页),然后反复用染料液刷涂或浸泡皮革,之后通常还会涂上一层含有金属盐的洗涤剂——“上色剂”(德语:Ueberstrich)。这样做的目的要么是为了呈现出所需的特殊色调,要么是为了让颜色更加鲜艳且持久。这种上色剂通常是所谓的“硫酸盐”的溶液:硫酸锌、“蓝矾”即硫酸铜、硫酸铁,偶尔也会使用其他盐类。

染色完成后,如果皮革是经过浸泡处理的,就需要将其拧干后再进行下一步处理;如果是通过刷涂方式染色的,则需用黄铜或电木制成的工具将多余的水分擦除。之后将皮革放在通风良好的地方晾干。在进一步加工之前,皮革会被放置在潮湿的地窖中或铺在湿润的锯末上。皮革需要经过两次加工:一次是在还潮湿的时候,另一次则是在几乎干燥时;最后再进行上光或熨平处理。

那些表面有严重损伤或存在其他缺陷的皮革,其皮革表面会用浮石打磨平整,或者用细砂轮将其表面磨平。之后再对皮革的表面进行染色,通常是通过浸泡的方式,偶尔也会用刷子涂抹,这种情况下处理方法会有所调整。

对于那些用于制作围裙(羊皮制成)、鞭子用的皮革、皮带扣以及化学瓶盖等物品的普通且质地较硬的皮革,人们常常使用明矾和盐来进行处理。这一过程与小牛皮的处理方法基本相同,只不过不需要使用蛋液,面粉的使用量也很少。有时甚至完全不使用面粉,只需将皮革放入装有明矾溶液的容器中,让明矾溶液快速渗透到皮革中即可。对于需要保持白色的皮革,则会用“增白剂”处理,以此来改善颜色、中和其中的酸性物质,并使明矾更具碱性,从而更好地固定在皮革上。经过明矾处理的皮革在充分软化后,还可以通过手工或机器的方式注入油脂。

在结合植物材料进行鞣制的过程中,明矾及其他氧化铝盐也被广泛使用(见第十七章)。用于制作鞋带、绳索以及手套革的“绿色”皮革就是通过这种方式制成的。用于女士鞋子的上光小牛皮则需要在一定程度上经过植物鞣制处理。

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否则就无法上釉,不过通常可以通过在染色液中加入单宁类物质来实现这一目的。

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第十五章 铁盐与铬盐鞣剂

铁盐鞣剂其实无需过多讨论,因为其实际应用价值目前仅限于历史研究或未来可能的应用。不过,铁盐在皮革制造过程中有着多种重要作用,因此有必要简要介绍其性质。铁在盐中以两种状态存在:亚铁态和铁离子态。在亚铁态下,铁为二价离子;而在铁离子态下则为三价离子。因此,氯化亚铁为FeCl2,氧化亚铁为FeO,硫酸亚铁为FeSO4,氢氧化亚铁为Fe(OH)2。亚铁化合物大多呈绿色,例如硫酸亚铁(又称“绿矾”或“铜绿”);这类物质暴露在空气和潮湿环境中时容易吸收氧气,从而转化为铁离子态。氯化铁为FeCl3(有时也被错误地记作Fe2Cl6),氢氧化铁为Fe(OH)3,氧化铁为Fe2O3,硫酸铁为Fe2(SO4)3,等等。铁的原子量为56。铁离子盐大多呈黄色或橙色,氢氧化铁则呈黄褐色;当被点燃时,它会转化为深红色的氧化铁,而氧化铁极难溶于酸。当铁离子盐与更容易被氧化的物质接触时,会释放出氧气并重新变为亚铁态;尤其是在有有机物存在且受到阳光照射的情况下,这种情况更为明显。因此,铁盐常常充当氧的载体以及有机物质的氧化剂,它们从空气中吸收氧气,又在光或热的作用下将其释放出来。还有几种铁的氧化物无法形成盐类,此外还有一种类似铬酸的铁酸,但由于其极不稳定,至今尚未得到充分研究。铁离子盐在结构上与氧化铝相似,同样具有很强的鞣制作用,且容易形成碱性盐;而亚铁盐在未被氧化之前没有鞣制效果,只有经过氧化后才能形成碱性铁盐。铁离子盐与单宁以及其他相关物质反应后会生成蓝黑色或绿黑色的化合物,而相应的亚铁化合物则大多无色,不过它们会迅速被氧化而变暗。

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与氧化铝类似,三价铁也会形成一种“明矾”——即铁和钾的硫酸盐复合物,化学式为Fe2(SO4)3K2SO4·24H2O,这种物质会形成淡紫色的细小晶体,但溶解后会得到黄棕色的溶液。需要明确的是,铁明矾和铬明矾中并不含有氧化铝,之所以被称为明矾,只是因为它们的结构相似,只不过铁或铬取代了铝的位置而已。铁明矾与盐类一起使用时可用于制革,所得皮革呈淡米色,与普通明矾处理的皮革非常相似。因此,在用于制革的明矾中存在少量铁并不会造成什么问题,只会影响皮革的颜色。而在像“铁铝明矾”这样的不纯氧化铝硫酸盐中,铁通常以亚铁状态存在,只有经过氧化后才会具备制革性能。在相同条件下,不含食盐的铁盐作为制革剂的效果仍不如氧化铝盐,因为其中的酸结合得较为松散;虽然碱性铁盐能被皮革大量吸收,但由此制成的皮革较薄且易碎。克纳普教授对利用碱性铁盐生产商用鞋底皮革进行了大量研究,并申请了多项专利,但这些尝试并未取得实际成功。不过,通过将铁化合物与血液、尿液等有机物质,以及铁皂、松香和石蜡混合到皮革中,可以在一定程度上克服皮革的脆性问题。与大多数矿物制革方法相比,这种方法的加工速度要快得多。克纳普所使用的碱性制革液是通过用少量硝酸氧化亚硫酸铁制成的。此外,还有人申请了利用过氧化锰在硫酸存在下氧化亚硫酸铁的专利,该方法可生成碱性硫酸铁以及硫酸锰,后者也具有某种制革性能。人们还尝试过用亚硫酸铁溶液处理皮革,然后再将其暴露在空气中,使纤维中的铁发生氧化并转化为碱性铁盐,但这种方法并没有商业价值。目前,铁在皮革制造中的主要用途是用于染黑皮革(见第413页),但在这种情况下,三价铁对酸的结合力较弱,且容易充当氧化剂或氧载体,这会导致所染的黑色不够稳定,还常常会对皮革造成损害。毫无疑问,皮革染料中含有碱性铁盐会促使皮革中的油脂发生氧化反应,从而导致皮革变硬,出现所谓的“硬化现象”。

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从实际应用的角度来看,铬鞣法与前述的那些鞣制方法有着截然不同的特点。它已经在几乎所有类型的轻质皮革制造中占据了重要地位,与各种传统鞣制方法竞争,并且在皮带乃至鞋底皮革的生产领域也具有很强的竞争力。铬是一种灰色且极难熔化的金属,其化合物在化学性质上与铁非常相似,原子量为52或略高一些。与铁一样,铬也有二价态和三价态,但二价态的铬极易与氧结合而转变为三价态,因此在找到更简便的制备方法之前,它并没有太大的实用价值。铬的盐类呈蓝色;而三价态的铬盐则与铁的铁盐类似,稳定性很高,是高效的鞣制剂。这类盐大多为绿色,但也存在紫色变体,其颜色类似于铁铝的紫色晶体,不过色调更深。此外,铬还存在六价态,这一状态可能对应于铁在不稳定铁酸盐中的存在形式,但铬的六价态却相当稳定。铬的氧化物是三氧化二铬,也就是通常所说的铬酸,它能与碱类结合,尤其是与碱性物质反应生成黄色或橙红色的盐类;固态的三氧化二铬几乎呈深红色,但溶解后会形成橙色或黄色的溶液。虽然铬酸能够使动物组织硬化并起到保存作用,但在被还原为氧化铬之前并不具备鞣制功能。还有一种更高价态但极不稳定的氧化物——过铬酸,它可能相当于过硫酸,可溶于乙醚形成深蓝色的溶液。“铬”这一名称来源于其许多化合物的鲜艳颜色。我们所使用的铬原料来自铬铁矿,这是一种含有铬和铁氧化物的矿物。将这种矿石与石灰以及苏打或钾盐混合后加热,矿石会从空气中吸收氧气,此时铬会转化为铬酸,进而与其中的碱类结合,而铁则仍以氧化铁的形式存在。通过浸出这些混合物并蒸发溶液,就可以根据所使用的碱类得到铬酸钙或铬酸钾;再加入足量的硫酸与一半的碱类反应,就能析出重铬酸钾。重铬酸钾是最常用的,因为它易于结晶且不会吸湿,而重铬酸钠虽然价格稍低,但使用起来不太方便。至少在结晶状态下,重铬酸盐具有鞣制功能。

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并非像硫酸氢盐那样的含水盐,而是无水铬酸盐——这类物质相当于通过加热普通硫酸氢盐所得到的无水硫酸钾,以及发烟硫酸。因此,重铬酸钾的化学式为 CrO₂OK 或 Cr₂K₂O₇,其分子量为294;而结构相似但以2Aq形式结晶的重铬酸钠的分子量为298。CrO₃的分子量为100。铬酸及酸化的重铬酸钾都是强氧化剂,被广泛用于各种工艺中,尤其是在茜素的生产过程中。如果按分子比例使用硫酸,反应产物将为铬明矾:4H₂SO₄ + Cr₂K₂O₇ = 3O + 4OH₂ + K₂Cr₂(SO₄)₄。这种物质与普通的明矾一样,以24Aq的形式结晶,因此其分子量为998。它会产生深紫色乃至近乎黑色的晶体,而在透射光下则呈现漂亮的石榴红色。在冷水中,它会溶解成紫色溶液;煮沸后溶液会变成绿色,但冷却后又会缓慢恢复紫色。这种变化在铬溶液中很常见,很可能是由于部分分解成了游离酸和碱性盐,而铬的碱性盐通常呈绿色。人们发现,生皮革在绿色溶液中比在紫色溶液中膨胀得更多。由于铬明矾是由废弃物制成的,因此常常是一种廉价且宝贵的铬来源,可用于铬鞣工艺。关于铬化合物的分析方法,可参阅L.I.L.B.第141页及后续内容。氧化铬及碱性铬盐在经过强烈加热后,即便在浓酸中也会变得不溶,因此对其进行分析会遇到一定困难。不过,如果将加热后的残留物(例如皮革灰烬)磨成细粉,再与等量的纯煅烧氧化镁和纯干碳酸钠混合,然后放入铂制坩埚中,在Teclu燃烧器上加热,并偶尔用铂丝搅拌,那么这些残留物就能被定量转化为铬酸盐,进而溶于酸中,再利用碘化钾和硫代硫酸盐按常规方法进行测定。如果同时想要测定硫酸的含量,有时也可以采用……

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最好用石灰或碳酸钙来替代容易受到硫酸盐污染的氧化镁。铬不仅在制革过程中非常重要,在染色领域也同样重要,因为它能与多种染料结合形成不溶性的着色物质。为此,人们有时会使用普通或碱性的铬盐,有时则使用铬酸或重铬酸盐;后者不仅能通过还原作用生成氧化铬,还能作为氧化剂作用于各种染料。用铬盐制成的颜色大多为深色调,而用没药制成的颜色则为深紫色或黑色。铬的固色作用在铬鞣皮革的染色过程中尤为重要。重铬酸钾常以稀释溶液的形式被用来加深用其他材料染色的皮革的颜色,但由于其对皮革具有破坏性,因此并不推荐使用。关于铬鞣工艺,已有许多专利申请。第一个实用的铬鞣方法是由克纳普教授在1858年描述的(见第210页),不过他并未意识到该方法的价值。其中一些专利虽然具有历史意义,但并无实际价值。例如,瑞典药剂师卡瓦林就申请了相关专利,他的目的是进行染色而非制革,但他用重铬酸盐溶液处理生皮,随后再利用硫酸亚铁在纤维上对其进行还原处理。这样处理后的皮革呈深红棕色,且由于同时形成了大量的碱性铁盐,因此质地较为柔软。在摄影技术和电灯制造领域颇有名气的J.W.斯旺先生也申请了一项铬鞣工艺的专利(作为一项碳印技术的补充专利),在该工艺中,首先将铬酸固定在皮革中,然后再用“草酸或其他合适的酸”将其还原。尽管按照该专利的方法确实可以生产出皮革,但由于还原剂产生的强酸性反应,该方法并不适合实际应用。第一个真正取得实用成功的铬鞣工艺是由海因策林在1879年申请的,该工艺后来被埃格林顿制革公司买下,利兹的约克郡制革公司也曾短暂地在其许可下使用这一工艺。虽然该工艺未能在大规模商业应用中取得成功,但其一些特点仍值得简要介绍。经过常规处理后的皮革会被放入由盐、明矾(或硫酸铝)以及重铬酸钾混合而成的溶液中进行处理,不过并没有人尝试将铬酸系统地还原为可用于鞣制的形态。

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至少在最初阶段,这种皮革只是经过明矾鞣制处理后着色而已,或许还用铬酸使其略微硬化。不过,随着时间的推移,皮革中的纤维以及用于鞣制的油脂会逐渐被还原,从而使皮革内部变成灰绿色,真正实现铬鞣效果。保存在利兹皮革工业部门博物馆中的早期产品样本现已都发生了这种变化,但依然保持坚韧且富有弹性,这表明海因策林皮革之所以会迅速变软,其实是由于制造过程中的某些错误所致,而非该工艺本身的固有缺陷。从历史角度来看,有趣的是,在这项专利刚问世时,有人将一块皮革样品交给已故的胡梅尔教授,希望他能找到办法消除产品令人不悦的黄色。胡梅尔教授用亚硫酸盐将皮革的黄色去除,再用苯胺染料为其着色,现在那块皮革仍保存在约克郡学院中,状态完好无损。如果能够证明这一实验的结果已被合法公开,那么那些支撑着美国大部分铬鞣革生产的舒尔茨专利就会失效。就现代铬鞣工艺而言,其中最重要的反应就是明矾与重铬酸盐之间的反应。希尔和普罗克特[115]指出,除非先通过酸化使重铬酸盐中的铬酸释放出来,否则皮革几乎无法吸收其中的铬酸。而当加入明矾或氧化铝硫酸盐时,其中的硫酸会释放出铬酸,同时在溶液中留下碱性氧化铝盐,这一原理也被应用在一些现代鞣制工艺中。[115]《化学工业学会杂志》,1895年,第251页。在实际铬鞣工艺方面,第一个具有重大意义的进展是由奥古斯都·舒尔茨在1884年取得的。舒尔茨并非鞣革师,而是一名化学家,受雇于纽约的一家苯胺染料公司。他的注意力是被一位朋友吸引到皮革上的——那位朋友问他是否有可能制造出一种不会像普通明矾鞣制皮革那样导致胸甲生锈的皮革。他所采用的工艺很可能源自当时刚刚获得专利的一种利用氧化铬对羊毛进行固色的方法,其原理在于皮革能够吸收游离的铬酸(就像它能吸收其他所有游离酸一样),随后这些铬酸会在皮革纤维上被还原为碱性铬盐,从而实现鞣制效果。所使用的还原剂便是游离态的……

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在硫代硫酸钠的酸性溶液中所产生的硫化酸或硫代硫酸。由于无法确定这两种酸中哪一种才是真正起作用的物质,舒尔茨便重复申请了专利,以便将两种酸都涵盖在内。虽然他在专利中并未声称自己已找到最佳的材料配比,但经过针对不同皮革以及不同处理方法的调整后,他所指定的配比确实具有实用价值。他的第一种处理液由5%的重铬酸盐和2.5%的浓盐酸(或1.25%的浓硫酸)组成,这些成分是按处理前皮革的湿重来计算的,然后加入足够的水,以便在后续的处理过程中使用。将皮革放入这种溶液中处理,直到其整体呈现均匀的黄色,但不会产生任何鞣制效果。之后通过过滤去除多余的铬盐,再将皮革放入第二种处理液中,该处理液由10%的硫代硫酸盐和5%的盐酸组成,同样也是溶解在水中。在这段时间内,皮革会因铬酸的还原作用而迅速变成鸭蛋绿色;当整个皮革都呈现这种颜色时,鞣制过程就完成了。水的用量并非至关重要,只要给较弱的溶液足够的反应时间,每100磅皮革使用20到50加仑的水即可获得良好的效果(浓度为200到500%)。第二种处理液中硫代硫酸盐和盐酸的用量往往略显不足,需要稍作增加才能完成还原反应。所发生的反应可以用以下公式表示,反应物各自的重量也标注在符号下方。在第一种处理液中:
重铬酸盐 + 盐酸 → 氯化钾 + 三氧化二铬 + 氢气
K2Cr2O7 + 2HCl = 2KCl + 2CrO3 + H2
294 + 73 = 149 + 200 + 18

由于普通的浓盐酸中实际含有的HCl比例不超过30%,[116]因此要完全分解2.94份的重铬酸盐,大约需要2.5份的盐酸;而在舒尔茨的配方中,2.5份的盐酸对应5份的重铬酸盐。这种过量使用盐酸的做法……

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该物质在优质皮革的生产中被证明十分有用,它既能防止盐酸过量带来的问题,又能通过过量中性盐对铬酸作用的调节作用来提升皮革质量(参见第82页)。
[116] 密度为1.16的酸(32°Tw.)中,盐酸的含量按重量计为31.5%,即每升含有36.6克盐酸,因此其浓度实际上相当于正常浓度的10倍。密度为1.2的酸(40°Tw.)中,盐酸含量为39.1%,即每升含有469克盐酸。
在第二道处理工序中发生的反应相当复杂。Eitner在自1900年1月起发表在《Gerber》杂志上的一系列关于铬鞣法的文章中指出,使用略过量的盐酸能获得更好的效果——因为在含有铬酸盐的溶液中,铬酸的作用是使皮革硬化而非膨胀,而盐酸的轻微膨胀作用则可以抵消这一效应,同时有助于后续的还原过程。这两种观点并不矛盾,因为过量的重铬酸盐会以碱性盐的形式作用于皮革,从而产生轻微的膨胀效应;因此,当溶液呈碱性或酸性时,往往能获得比重铬酸盐完全分解时更好的效果。Eitner建议,对于每100份湿皮革,应使用4份重铬酸盐和4份浓度最高的盐酸,再将其溶解在400份水中,这样就能得到约40份干皮革。他指出,使用这种处理液的话,可以用第二批皮革来继续完成整个处理过程,而如果溶液中含有过量的未中和重铬酸盐,则无法做到这一点。[117]他对在还原过程中逐渐加入酸时所发生的连续变化给出了如下解释,但同时指出,在实际操作中这些反应总是会在一定程度上同时进行。
[117] 《Gerber》,1900年,第297页。
在第一阶段,只需进行非常轻微的酸化处理,如果皮革已经用过量的盐酸进行了铬处理,那么甚至可以省略这一步。由于铬酸转化成了所谓的“二氧化铬”(实际上可能是碱性铬酸铬,化学式为Cr2CrO4(OH)4,燃烧后会生成Cr3O6),皮革会变成棕色;此时不会释放出亚硫酸,也不会有硫沉淀,而是会在溶液中形成四硫代酸钠,该反应可表示为:

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(1) 3CrO3 + 6HCl + 6Na2S2O3 = 3Na2S4O6 + 6NaCl + 3OH2 + Cr3O6。继续加入盐酸后,皮层的颜色会变得更浅,液体依然保持透明状态,同时生成的是氯化铬而非铬酸铬,其主要反应为:(2) 2CrO3 + 12HCl + 6Na2S2O3 = 3Na2S4O6 + 2CrCl3 + 6NaCl + 6OH2。若再继续加入盐酸,硫元素会根据以下方程式分离出来,部分沉积在皮层中,部分则留在溶液中:(3) 2CrO3 + 6HCl + 3Na2S2O3 = 3Na2SO4 + 3S + 2CrCl3 + 3OH2。当所有铬元素都被还原且游离盐酸被耗尽后,过量的硫代硫酸盐会继续参与反应,从而生成碱性铬盐,同时还有更多的硫元素沉积,这些硫主要沉积在皮层中,具体反应如下:(4) Cr2(SO4)3 + Na2S2O3 + OH2 = 2CrOH.SO4 + SO2 + S + Na2SO4。(5) 2CrCl3 + Na2S2O3 + OH2 = 2CrOH.Cl2 + SO2 + S + 2NaCl。因此,硫代硫酸盐不仅能起到还原作用,还能使皮层中的硫沉淀出来,并将铬盐转化为碱性物质。在沸溶液中,硫代硫酸盐会将所有的铬以铬氧化物的形式沉淀出来;而在低温环境下,若有游离亚硫酸存在,它只会将铬还原为碱性盐。艾特纳并未考虑这样一种可能性——即至少在最初阶段,生成的会是亚硫酸盐-硫酸盐而非碱性盐。由一种碱和两种酸构成的此类盐是完全有可能存在的,而且在使用含有有机酸的铬处理液时,它们很可能会对皮革的加工过程产生显著影响。释放出的游离硫会部分沉积在皮革的纤维上或纤维之间,从而增加皮革的柔软度;同时,它还会对用于“增柔处理”的油脂产生化学作用,因此很可能是舒尔茨法或“两浴法”所得产品与后续所描述的“一浴法”产品之间存在差异的主要原因之一。

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本书并不打算详细阐述各种铬鞣皮革的制造方法,但可以提及所有工艺过程中都需注意的一些事项。在进行铬鞣之前,虽然并非在所有情况下都必须将皮革中的石灰完全去除,但在第一道处理液中必须加入足够的酸来中和其中的石灰。通常来说,进行充分的石灰处理有助于使纤维变得饱满且彼此分离,但在进行铬鞣处理时,不应过度处理皮革,即不应去除超过必要量的皮革成分,因为铬鞣工艺本身的特性决定了其不适合使用诸如小牛皮加工过程中所用的面粉和蛋黄之类的人工填充物。有时可以通过“腌制”的方式来去除皮革中的石灰(见第89页),经过腌制的皮革可以直接进行铬鞣处理,无需再次去除石灰,这一过程可通过重铬酸盐来完成;不过在这种情况下,必须考虑皮革中所含的酸对铬鞣液成分的影响。实际上,那些经过充分酸性处理的皮革可以在中性重铬酸盐溶液中进行铬鞣,这有时是一种便捷的处理方式。为防止在鞣制过程中皮革的纹理被破坏,人们常常会先使用明矾或氧化铝硫酸盐对皮革进行预鞣处理,这些物质以及盐类可以被加入铬鞣液中,此时它们会释放出部分铬酸,这一点在Heinzerling工艺中已有提及。明矾、铬明矾以及硫酸氢钠之类的酸盐可以替代铬鞣液中的酸,但绝不能使用有机酸,因为它们会降低铬酸的浓度。铬鞣液中含有多少游离铬酸对于工艺的成功至关重要,因为正是游离铬酸——而非可能大量存在的重铬酸盐——决定了皮革吸收铬的量以及后续的鞣制程度。过度铬鞣很可能会损坏皮革,使其变得粗糙、坚硬,甚至变得脆弱。如果需要增强含有过量重铬酸盐的铬鞣液,通常可以认为所有的游离铬酸都已被皮革吸收,此时只需将重铬酸盐的浓度恢复到原来的水平即可,但实际上仍需使用相当于制备新铬鞣液时所需的全部酸量。在Eitner的酸性铬鞣液中,所有的铬酸都会被释放出来,因此再放入一批皮革后,该铬鞣液就会耗尽。许多制革商为了避免各种复杂问题,会选择……

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重新处理浴液时,需在使用一次后倒掉其中的铬溶液,因为其中含有所有已用过的重铬酸盐。通过适当的化学处理,本不必如此做;这种做法不仅浪费资源,而且未还原的重铬酸盐具有极强的毒性。即便是浓度较低的重铬酸盐溶液,尤其是温热的溶液,也容易在手上引发疼痛且难以治愈的皮疹。不过,对于皮革加工工人来说,这种情况很少发生,因为溶液在还原后会失去毒性。不过,最好让那些在含铬浴液中处理皮革的人之后也在还原浴液中工作。关于如何分析已使用的铬溶液的方法,可参见L.I.L.B.第142页及后续页面。不过,在有明矾和氧化铬盐存在的情况下,测定酸度的方法则不太容易应用。

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[118] 用于制作上光小山羊皮的皮革需要经过彻底的处理,才能使其表面纹理光滑。这些皮革从铬处理浴中取出后,可以暂时放置一段时间而不会受到严重损害,但必须小心保护,避免光照的影响——因为光照会消耗皮革中的铬元素,从而导致后续的鞣制过程出现异常。研究表明,如果将皮革放入弱酸性或中性还原浴中,它们容易“渗出”铬酸,这些铬酸会在浴液中白白被消耗掉。另一方面,强还原浴则会导致皮革的纹理变形、收缩,因为鞣制过程会过于迅速地发生。因此,人们通常会使用浓度适中的还原浴作为预处理步骤:先将皮革放入该浴液中,使表面的铬元素固定下来,然后再将其放在“马架”上,最后在普通浓度的浴液中完成鞣制。如果让皮革在铬处理后的状态下过夜,虽然渗出现象会有所减少,但皮革本身也会受到影响。艾特纳指出,在酸性浴中进行铬处理的皮革几乎不会渗出铬酸。鞣制完成后,需用温水彻底清洗皮革,其后续处理方法与单浴法鞣制的皮革相同,具体内容见第211页。当然,在实际操作中,无法严格按照艾特纳在第206页所述的步骤来实施还原过程,各种反应都是以不同的比例同时进行的;不过,只要适当控制酸的添加量及添加时间,就能大致按照既定顺序进行反应。由于无法准确确定皮革中铬酸的精确含量,也无法知道因挥发而损失的亚硫酸的量,因此无法完全依据理论原则来指导还原过程,只能通过实验来确定最佳处理条件。艾特纳表示,将12份硫代硫酸盐溶解在400份水中,再加入6份40%的盐酸,就足以满足每100份湿皮革需要4份重铬酸盐的需求,其中最多只有二分之一到三分之二的铬酸盐会被皮革吸收;如果在使用重铬酸盐和酸时两者比例相等,那么用于还原的酸的用量可减少到5份。不过需要注意的是,如果将已经部分耗尽铬元素的浴液用于处理另一批皮革,而这些皮革随后又在高浓度浴液中完成鞣制,那么几乎所有用于配制一次处理浴的重铬酸盐都会被皮革吸收,此时用于还原的酸的用量将会更大。

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由于硫化氢的逸出量增加,酸的添加速度也会加快。最好将事先用水稀释过的酸分8到10次加入,开始时加得快一些,后半段则加得慢一些;每次添加酸后,要等到不再出现颜色变化为止再继续下一次添加。货物的颜色越浅,这些颜色变化就越快。起初颜色会变成橄榄棕色,然后逐渐变为绿色,最后变成蓝色;当整个货物表面都呈现这种均匀的颜色时,就无需再添加酸了。对于在酸浴中经过铬处理的货物,Eitner指出,在最初的20到30分钟内不需要添加酸。当还原过程完成后,浴液中必须有足够的过量硫代硫酸盐,这样货物就可以在浴液中放置数小时甚至过夜,以完成“中和”过程;不过Eitner更倾向于使用由1.5份硫代硫酸盐与400份水混合而成的新浴液,待其沉淀后再用来配制下一批货物的还原浴,此时所用的硫代硫酸盐量可减少1.5份。在还原过程中,货物必须保持流动状态,可以放在滚筒中或带盖的搅拌器中。1858年,Knapp教授在《制革业的本质与特性》一文中详细描述了使用碱性氯化铬进行铬鞣的过程——该过程是通过向正常盐的溶液中加入碳酸钠来实现的。但他明确指出,用这种方法处理得到的皮革并不比普通明矾鞣制的皮革更具耐水性。他为何会犯这样的错误很难解释,因为按照他的方法制成的皮革不仅能够承受冷水的冲洗,还能承受沸水的浸泡。一旦Schultz的工艺被证明是有效的,人们便试图通过使用除“次氯酸盐”以及与之相关的其他硫化物之外的还原剂来规避专利限制。其中,硫化氢、碱式硫化物的酸性溶液,尤其是多硫化物,被证明具有实际应用价值,尽管它们不如硫代硫酸盐方便使用。不过很快,Patent Tanning Company就获得了这些技术,同时还将Schultz的原始专利也据为己有。[119]“硫肝”或相关溶液,是通过将硫化钠或碳酸钠与过量的硫一起煮制而成的。在这种情况下,Martin Dennis要么通过新的发现,要么以其他方式重新采用了Knapp的原始工艺,并几乎原封不动地为该工艺申请了专利[120],同时还推出了可供销售的碱性铬鞣液。

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其使用不再受到任何限制。这种鞣剂是通过将沉淀并经过洗涤的铬酸氢盐(可通过用过量碱使铬明矾溶液沉淀而轻易制得)溶解在盐酸中至饱和状态,然后再加入纯碱直至溶液呈现足够的碱性而制成的。这种溶液可以像植物鞣剂一样,通过加水稀释后在使用过程中逐步提高浓度,用于以常规方法处理过的皮革上。该专利的有效性值得怀疑,因为人们早已知道这种溶液的使用方式并非新发明;它之所以能在美国获得授权,只是因为有人声称只有氯化物才能用于鞣革,而克纳普并未将自己的说法局限于这些盐类。实际上,氯化物和硫酸盐似乎同样适用,但要想获得类似的效果,前者必须被制成比后者更碱性的溶液。无论如何,该专利只能涵盖所规定的特定鞣剂及其制备方法,而无法涵盖碱性鞣革的一般原理。不久之后,就有研究者证明,[121]通过在这种有限量的盐酸存在下用糖直接还原重铬酸盐,就可以制出优质的铬鞣剂,从而形成碱性盐。合适的比例是5摩尔盐酸对应1摩尔重铬酸钾,这样就能生成大约为Cr2Cl3(OH)3的盐类。制备该溶液的方法很简单:将三份重铬酸盐溶解在适量水中,再加入六份重量的浓盐酸,然后逐渐加入蔗糖,直到得到绿色溶液,最后将溶液的总量调整到100份,此时其浓度大致相当于10%的铬明矾溶液。反应开始时可能需要一些热量,但应避免使用过高的温度,因为氧化过程会释放大量热量,同时还会产生大量的二氧化碳,导致溶液剧烈起泡,因此所用容器必须足够大。除了蔗糖之外,也可以使用优质葡萄糖,不过有些样品中含有杂质,会导致溶液呈现紫色,进而无法实现良好的鞣革效果。这种鞣剂在许多制革厂中被广泛使用,能够生产出质量上乘的铬鞣皮革,但其效果会因制备时的温度不同而有所差异;而且与通过纯碱使铬明矾溶液呈碱性并再添加少量盐类制成的简单溶液相比,它似乎并没有什么明显优势。另一种类似的制剂是埃伯勒的“铬明林”,[122]其中使用了某种有机物质——很可能是粗甘油——来还原重铬酸盐。这种有机物质

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这些因素,尤其是由糖或甘油氧化所产生的有机酸,都会对鞣液的鞣制性能产生影响。当然,通过添加碳酸钠,还可以使这些溶液的碱性更强。要制备出与上述浓度相近的优质鞣液,可将10份铬明矾溶解在80份温水中(不可用热水),然后在持续搅拌的情况下,加入2.5至3.5份洗涤碱溶解在10份水中的溶液。在没有热力的辅助下,铬明矾的溶解速度较慢,因此最好在动力驱动的小鼓中进行溶解,或者将晶体悬浮在液体表面附近的篮子中,这样饱和溶液就能慢慢下沉。

[120] Martin Dennis,美国专利495028,1893年;以及511411号、7732号专利,均为1893年授予的。E. Pat. Gallagher。
[121] 《皮革行业评论》,1897年1月12日。
[122] 可参考Eberle的德国专利:119042号,1898年;130678号,1899年。其中最后一项专利的内容,至少在葡萄糖、糖类和淀粉的使用方面,已被作者在1897年发表的论文所预见。
[123] 《皮革行业评论》。后续研究显示,只要加入碱剂,水的温度其实并不重要;不过铬明矾在热水中会有一定程度的分解,比较实验表明,通过加热制成的标准盐溶液对皮革的作用比在低温下制成的溶液更具酸性。Eitner[124]指出了碱性差异对铬盐溶液鞣制性能的重要影响。普通的硫酸铬或铬明矾能够快速且均匀地给皮革上色,由于其具有明显的酸性,还会导致皮革膨胀,但由此得到的皮革较薄,鞣制程度较轻,而且其中的铬盐很容易被水洗掉,除非立即用碱性溶液将其“中和”。当铬盐溶液的碱性增强时,鞣制过程会变慢,但鞣制效果会更彻底,颜色也会更深、更蓝,且用水清洗时脱落的铬盐量会大大减少。一旦碱性过强,溶液就会变得不稳定,遇水稀释后会分解成一种碱性很强的盐并发生沉淀,同时还会生成一种比中等碱性盐更酸的溶液。这类溶液对皮革的处理效果很差,会产生酸性盐和碱性盐所带来的不良后果:酸性盐会导致皮革膨胀且着色较浅,而实际的鞣制过程则进展极为缓慢,在极端情况下甚至难以完成鞣制,皮革表面还会过度鞣制,由于沉淀物的附着,皮革的纹理往往会变得柔软甚至易碎。

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碱性盐。艾特纳认为,酸性较强的鞣液类似于那些能快速渗透并使皮革轻微上色的植物鞣剂,如甘比尔;而碱性较强的鞣液则类似瓦洛尼亚鞣剂,其上色效果更为显著。在一定范围内,可以利用这些特性来调整鞣液,以使其更适合所要加工的皮革。在硫酸盐鞣液中,他认为CrOH·SO4这种盐最为适用;而在铬明矾鞣液中,则需使用286份纯碱晶体或106份干碳酸钠(1摩尔),再与998份(实际上接近1000份)重量的铬明矾(1摩尔)混合。使用纯碱时,必须选用纯净的晶体,避免使用因失水而变白的晶体。艾特纳还通过将1000份铬明矾与248份亚硫酸钠(1摩尔)一起加热,直到所有的亚硫酸都被驱除、硫元素沉淀下来,从而制得类似的碱性鞣液。经过作者的对比实验,这两种鞣液的鞣制效果并无差异,而且使用纯碱制成的鞣液成本更低、制备也更简单。如果不对含亚硫酸钠的溶液进行加热,就会得到酸性较强的鞣液,此时部分铬会与亚硫酸结合形成不稳定化合物,但在某些情况下这类化合物可能具有实用价值。[124] 格伯,1901年,第3页及以后。

艾特纳称自己已经制出了多种类型的铬溶液,这些溶液中含有与铬盐结合的有机化合物,它们能与皮革发生反应,从而产生更柔软、质感更好的鞣制效果。但他并未详细说明这些溶液的制备方法,因为它们是由赫鲁沙乌的“奥地利第一纯碱厂”批量生产的。作者发现,在制备碱性鞣液时,如果在10份铬明矾中加入3份糖,或者更好的是葡萄糖,就能得到质地更加柔软、丰满的皮革,即便不经过固定处理或添加油脂,皮革也能保持柔软状态。很可能还有许多其他有机化合物也能产生类似的效果。即使添加极少量的中性酒石酸盐或乳酸盐,以及许多其他有机盐或酸类,也能显著降低溶液的表观碱性,因此它们也可能在与强碱性鞣液一起使用时发挥重要作用。很可能是,用某些葡萄糖样品直接还原所得的鞣液效果不佳,是因为氧化过程中产生了少量有机酸所致。

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研究发现,通过大量添加苏打,这些鞣液就可以变成棕褐色。在铬鞣过程中,直接向成分已确定的碱性溶液中加入特定的有机物质,很可能会获得更理想的效果,因为这样比使用那些性质不太稳定的有机氧化产物更为可靠。所需添加的盐量取决于所期望的皮革品质,以及所使用的是氯化物溶液还是硫酸盐溶液:在氯化物溶液中,盐能增加皮革的柔软度,但过量使用时会导致皮革变平;而在硫酸盐溶液中,盐会将硫酸铬转化为相应的氯化物,而正如艾特纳所指出的,氯化物的碱性较弱,因此使用它并无太大好处。最好从浓度很低的溶液开始处理,以避免皮革出现纹理异常的问题;出于同样的目的,也可以先使用氧化铝盐进行预处理,或者在第一种溶液中加入明矾或氧化铝硫酸盐及盐类,因为即使有过量的氧化铝盐存在,铬盐对纤维的吸附作用也足以实现铬鞣效果。10磅的铬明矾大约可以用于鞣制100磅的湿皮革,但对于第一批皮革来说,则需要使用更多的量;为节省时间,也可以在浓度较高的溶液中进行鞣制。随着时间的推移,鞣液会逐渐变酸,因此在加强其碱性之前,可能需要再加入一些苏打溶液。实际上不需要额外添加太多盐,因为皮革只能吸收少量盐分,而且这些盐分很可能是以氯化铬的形式被吸收的。由于鞣液中会逐渐积累硫酸盐,因此最好像处理树皮鞣液那样定期更换鞣液,而不应无限期地继续使用同一份鞣液。如果使用旧鞣液来鞣制生皮,則无需在使用前用苏打将其中和,因为艾特纳已经证明,碱性较低的鞣液能使皮革着色更加均匀,且不易出现纹理异常的问题。上述那种碱性铬鞣液也可用于铬结合鞣制工艺中。通常情况下,最好先进行温和的植物鞣制,然后再进行铬鞣处理,像“波斯皮”和东印度皮这类经过轻度鞣制的皮革,经过这种处理后就能具备许多铬鞣皮革的特性。如果事先用碱性溶液对皮革进行脱鞣处理,效果还会更好(见第241页)。目前除了丹尼斯公司之外,还有其他几家公司提供可直接使用的碱性铬鞣液。鞣制所需的时间自然会因皮革的厚度而异,对于小牛皮而言,通常需要数天的时间。

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在鼓捣的作用下,这一过程会大大加快。鞣制通常最好在搅拌器中进行,但也可以通过在槽或容器中频繁翻动来实施;如果需要非常光滑的皮革表面,则可采用悬挂式鞣制法。当皮革从最终处理液中取出后,可以让其堆放24小时,甚至数天,这样有助于挤出多余的铬液,从而使鞣制更加彻底。之后需用大量温水清洗,直到水不再呈现铬色为止。这些皮革可以在潮湿状态下保存很长时间,因为它们不会渗色,即使在堆放时也不易发热。此时,它们已经达到了与“两浴法”处理后的皮革相同的阶段,后续的处理步骤在两种情况下都是一样的。

尽管通过这两种工艺固定在纤维中的铬盐都具有明显的碱性,但其中仍含有足够的酸,这些酸会随着时间推移对皮革造成损害,并在后续处理过程中带来诸多问题。在继续下一步之前,必须去除或中和这些酸性物质。可以说,脂肪浸渍过程中出现的大多数问题都是由于清洗和中和环节的疏忽或错误造成的。该工艺的难点在于:虽然酸的含量必须降至极低水平,但又不能完全去除,因为氧化铬本身似乎不具备鞣制功能;而过量使用强碱则会导致皮革变硬、出现结块现象。硼砂是最安全的中和剂之一,按皮革湿重的3%比例使用,浓度不超过1/2%。Eitner建议使用硅酸钠,这种物质以密度为1.5的溶液形式出售,其效果比硼砂更强且成本更低。亚硫酸钠与漂白剂一起使用,比单独使用任何一种都能更快更彻底地实现中和。其他弱酸的盐类也可用于此目的,这些酸能够起到调节作用,防止中和过度。碳酸钠或碳酸氢钠以及氨水也可用于中和,但使用这些物质时很难做到真正的“中和”,也难以避免处理过度的问题。即便用含碳酸钙的“漂白剂”进行彻底的鼓捣处理,也能达到效果。使用碳酸钙不会有过度处理的危险,但在某些情况下,附着的漂白剂及沉淀的硫酸钙会在后续操作中带来麻烦。无论如何,中和处理只需进行到皮革对石蕊试纸不再呈现酸性反应为止。[125] Procter and Griffith, Journ. Soc. Chem. Ind., 1900, p. 223.

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“一次浸渍法”与“两次浸渍法”所制皮革之间存在差异,其主要原因很可能是后者中含有游离硫。在“一次浸渍法”中,如果在不清洗铬液的情况下,用过量的亚硫酸盐溶液或碱性多硫化物对皮革进行湿态铬处理,也可能会引入硫元素,而这些物质同时还会使皮革发生中和反应。铬液的酸性越强,所含的硫量就越多。区分“两次浸渍法”与“一次浸渍法”所制皮革的最简单方法就是检测硫的存在:将一枚银币用纸包好,再与一块皮革一起放入水浴箱或其他温暖处一小时,若硬币变黑,则说明存在硫元素。当然,经过硫处理的“一次浸渍法”皮革也会产生同样的反应。

接下来需要对皮革进行染色和加脂处理。究竟应先进行哪一项操作则取决于具体情况。大多数皮革在加脂之前更容易上色,但由于许多染料可溶于碱性加脂液,因此往往会导致颜色流失。这种情况可以通过在加脂液中溶解合适的苯胺类(酸性)染料来弥补。“蓝背处理”通常在加脂之前进行,方法是使用甲基紫或其他苯胺类染料进行涂染(可加入没药,没药能带来非常深的紫色;也可不加)。当然,任何必要的削皮或分割工作都必须在蓝背处理之前完成。

加脂液是由肥皂和油构成的乳状液,对于铬处理过的皮革而言,如果已经彻底完成了中和处理,那么加脂液应尽可能保持中性;但如果皮革上还残留有酸性物质,那么中性加脂液就会以油腻的固体形式析出。这种情况有时可以通过添加少量氨水或硼砂来解决,或者仅用肥皂溶液再次进行加脂处理。但如果皮革的清洗不彻底,仍有可溶性的铬盐残留,那就几乎无法挽回损失了——因为会形成粘性的铬皂,这些铬皂通常带有苯胺紫的颜色,会附着在皮革上,而且很难用不会损害皮革的溶剂将其去除。

至于所使用的肥皂和油,选择范围相当广泛:以皮革的湿重为基准,1.5%的蓖麻油皂以及3/4%的蓖麻油或橄榄油在我的实践中效果不错。不过也有许多制造商使用软质肥皂、凝乳肥皂等,再搭配蓖麻油、橄榄油、鳕鱼油或牛蹄油,有时还会使用苏打油或脱脂剂。艾特纳认为橄榄油和橄榄油钾皂是最适合的,同时他也特别提醒要避免……

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可以使用干性油或含有牛脂的油(如羊脚油),不过这类油不仅容易在皮革上形成白色斑点,还会让皮革散发出难闻的酸味。鱼油不适合用作此类油剂,而矿物油则常常是良好的脂肪溶剂成分。羊毛脂也是不错的脂肪溶剂,但不适合用于需要上光的皮革制品。“土耳其红油”(即硫酸化蓖麻油)也可作为脂肪溶剂,只需将其与温水混合即可,无需添加肥皂;在需要为皮革着色之前先使用这种油剂,据说能避免对颜色造成不良影响;但据说它会有使皮革变硬或变软的副作用。一些由羊毛油脂中的可皂化部分制成的肥皂,比如“Lanosoap”,与橄榄油、蓖麻油等其他油类一起使用效果也不错。对于需要上光的皮革而言,脂肪溶剂的用量必须控制得当。脂肪溶剂应充分乳化,且通常需要在温热状态下使用。如果先通过擦干、压榨或适度晾干的方式让皮革稍微干燥一些,那么脂肪溶剂就能更好地渗透进皮革中;但在进行脂肪溶剂处理和染色之前,皮革绝不能完全干燥,除非事先用甘油、葡萄糖、糖浆或某种吸湿性盐类处理过,这样才能让皮革重新吸水。正如人们常说的那样,铬鞣革本身并不具备防水性,除非经过肥皂和油脂的处理才能实现防水效果。虽然铬鞣革很容易被水浸湿,但一旦完全干燥后,其纤维就不再能够吸收水分,因此也就无法正常着色或填充。为了保持铬鞣革的未着色状态,有时会在脂肪溶剂中加入甘油或糖浆,但由于其中的水分往往无法被完全吸收,这种方法会有些浪费。M.C. Lamb先生通过在脂肪溶剂处理之后,用海绵将甘油溶液涂在皮革的纹理面上,从而避免了这一问题。这样一来,皮革就可以在安全的情况下被充分干燥,以便进行下一步处理。铬鞣革可以用许多酸性苯胺染料进行染色,而且无需使用媒染剂。而碱性染料则只有在皮革先经过植物单宁处理之后才能固定下来,其中以 Gambier 树皮或 Gambier 树皮与苏木的混合物最为合适。在将单宁应用于铬鞣革时必须格外小心,因为单宁会使其变硬、降低其弹性,甚至使其变得过于柔软;不过,染料中含有的微量单宁或许有助于皮革的上光处理。在染色之前,最好用酒石酸锑钾将单宁固定下来,而对于棕色和黄色染料,则可用草酸钛钾溶液来固定,这种溶液本身就能呈现出良好的黄褐色。

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单宁。无需将单宁与钛盐分别用于不同的处理步骤,二者可以混合使用——所用的甘比尔或鞣制提取物(如橡木、栗子木等)的用量应与钛盐的用量相当;或者也可以使用钛草酸盐溶液。铬皮可以用各种染料木材进行染色,这些染料木材会因其中的铬而发生固色作用,不过所得颜色大多较为暗淡,其中红木染出的颜色近乎黑色。若用红木进行染色,再在滚筒中加入热钛草酸盐溶液进行处理,就能得到颜色深且非常耐久的黑色。在鞣制过程中向铬液中加入少量铁明矾,有助于用红木将皮革染成黑色,并促使染料渗透进皮革中,这有时是人们所期望的。多种苯胺类黑色染料,尤其是巴登苯胺苏打工厂生产的“科沃尔林”系列、卡塞拉公司的“皮革黑C”以及克劳斯与雷公司生产的铬黑,通过刷涂或染色方式都能呈现出非常理想的黑色效果。铬皮也可以用常规方法,即用血液或蛋清混合物在玻璃或玛瑙表面进行上光处理,但需要较大的压力以及多次的上光处理,同时在上光时还必须格外注意油脂的处理。为了便于上光,通常会先涂抹越橘汁,或是含有微量糖分的乳酸或酒石酸溶液。在为铬皮上光时遇到的诸多难题,往往是由于皮革本身的天然油脂,或是用于上光处理的油脂用量过多或性质不当所导致的。

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第十六章 植物鞣制工艺的原理

使用植物鞣料制造皮革的工艺,会因所生产的皮革种类不同而存在极大差异,这体现在所选材料的区别以及所需时间的长短上。在用于制作鞋底皮革的加工中,由于使用的是厚皮,且只有扩散作用才能使单宁渗入皮革内部,因此往往需要数月时间;而对于薄皮,则借助机械力使鞣液在纤维间循环流动,整个工艺通常只需几小时即可完成。此外,根据所要生产的皮革是硬质还是软质,鞣液的浓度也会有所不同,同时鞣液中天然存在的酸类与单宁之间的相互作用,也会对最终产品的质量产生影响。

从原理上来说,最简单的鞣制方式或许就是传统的鞋底皮革制造方法。在这种工艺中,皮革在经过石灰处理、去毛和去肉处理后会被切割成适当形状,这样最宝贵的部分——即皮革的主体部分——就可以与其他部分分开进行鞣制。这些主体部分通常会用水清洗以去除部分石灰,但在此过程中必须格外小心,避免因水中存在的游离碳酸或碳酸钙(暂时性硬度),或是空气中的游离碳酸而导致石灰发生碳酸化或固化。这种较为原始的工艺最多只能去除少量石灰,因为只要石灰仍处于碱性状态,它就会牢牢附着在皮革纤维上。如今的先进制革商通常会在清洗之外还使用弱酸性溶液,以此更彻底地去除石灰,从而显著改善皮革的颜色。在溶液中加入浓度约为每100加仑4磅的乳酸(不含铁)或硼酸,让皮革主体部分在溶液中持续移动,是去除表面石灰并改善颜色的最安全且效果最好的方法;当然,只要谨慎使用,较强的矿物酸也能达到同样的效果(参见第十三章)。

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无论是否使用酸,这些皮革碎片通常都会被悬浮在装有陈旧且几乎已耗尽的鞣制液的深坑中。这些鞣制液中含有一定量的乳酸和醋酸,它们是由鞣制材料中的糖分经过发酵产生的;在某些情况下,其中还含有材料本身所含的弱酸。这些酸对于成功的鞣制过程至关重要,其作用有二:首先,它们可以中和并去除皮革碎片中残留的石灰;其次,它们能使皮革碎片处于微酸性环境中,使其在液体中保持膨胀状态,同时让单宁逐渐渗透并使纤维发生鞣制作用。如果像在现代工厂里那样,由于大量使用了提取物,导致液体中的天然酸不足以满足这一需求,那么石灰就会与鞣制物质结合,此时皮革碎片要么会立即变色,要么在干燥过程中因氧化而变暗,而皮革本身则无法充分膨胀。为避免此类问题,有时需要人为地提高液体的酸度。一般来说,不宜直接将强矿物酸加入液体中,但可以使用乳酸和醋酸,或者添加草酸,其用量需足以使其中的石灰沉淀并被去除,从而释放出与之结合的有机酸。不过,草酸的使用量不应过多,因为它会对皮革产生强烈的膨胀作用;若皮革因酸的作用而过度膨胀,其颜色会变深,且质地会变得脆弱。皮革在悬浮液中放置10天到两周后,通常会被转移到被称为“处理池”的坑中,这类处理池通常由6个、8个或10个坑组成,每个坑中都存放相同数量的皮革碎片。每天,浓度最低的液体会被注入最年轻的那一组皮革碎片所在的坑中,而浓度更高的新液体则会被注入现在处于系列首位的坑中,最老、鞣制程度最高的皮革碎片则会被移到这个坑中;接着,下一组的皮革碎片及其对应的液体会被移入该坑,以此类推,最终最年轻的那一组皮革碎片会占据原来倒数第二组所在的位置。通过这种方式,每组皮革碎片都能定期更换不同浓度的液体;在处理池中停留期间,液体的浓度会从大约20° Bkr(比重1.020)上升至约40° Bkr(比重1.040)。在这一阶段,皮革碎片会完全或几乎完全着色,之后就可以进入下一步处理工序了。

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在鞣制过程中,通常会加入少量磨碎的树皮或其他鞣料。而那些用于鞣制的液剂则与普通液剂的不同之处在于其浓度更高,且能让皮革在更长的时间内保持不变状态——从一周到一个月,甚至六周不等,具体时间取决于鞣制进程。这些鞣制液剂主要来自之前的鞣制层,不过也常会用从浸出液中得到的稀释液来调配,并再通过提取物或其他物质来增强其浓度。制作鞋底皮革时所使用的材料种类繁多。橡树皮是最为古老的鞣料之一,从质量来看也相当不错,但因其单宁含量较低且制成的皮革较轻,所以成本较高。瓦洛尼亚木则是另一种常用的材料,它能制成重量较大、质地坚实的皮革,而且还能在皮革上形成丰富的色泽。如今,橡木、栗木以及铁杉树皮的提取物也被广泛使用,主要用于增强鞣制液剂的浓度;这样做的目的不仅是降低材料成本,还能节省时间,同时提升皮革的重量与硬度。在那些使用提取物的鞣制厂中,鞣制液剂的浓度可达到120°至150° Bkr(比重为1.12至1.15),而在仅使用纯橡树皮的鞣制厂中,其浓度很难超过30°或35° Bkr;即便能达到这样的浓度,也是通过不断强化同一液体实现的,而这种液体中会积累大量非鞣制性物质。不过,最有经验的鞣制师们认为,定期更换鞣制液才能获得更好的效果,即便这样做的结果在表面上看浓度似乎会降低。当皮革在鞣制液中足够长的时间后,达到了应有的重量与硬度之后,就需要用清澈且浓度稍低的液体或温水将其冲洗出来,然后送入干燥车间进行进一步处理。由于这种处理过程几乎完全是机械性的,因此不在本书的讨论范围之内,这里只需简单提及即可。

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图39——威尔逊式敲击机。
至少在兰开夏郡和柴郡,过去曾流行的一种加工方式可被视为最优质的加工典范。(如今,各种加工方法已广为人知,不再具有地域性,而是根据货物的质量及鞣制程度来选择合适的加工方式。)过去,这些木材大多采用树皮鞣制法处理,人们会将它们从矿井中取出时还处于潮湿状态,然后用石头和刷子在圆形的打磨杆上将其表面彻底擦净,之后在木材的纹理方向上涂上少量油,让其半干,再堆放起来让其进一步风干,最后使用图29所示的那种三角形手柄的工具进行敲击处理。现在,这种工具已被威尔逊式敲击机所取代——该机器通过带有关节结构的臂来固定刀具或磨石,让它们在缓慢旋转的圆筒上对木材进行加工。使用这种工具的目的并非去除之前已通过打磨去除的污物或杂质,而是为了使木材的纹理更加平滑、平整。经过进一步风干后,通常还会再进行一次敲击处理,之后木材会被反复碾压两次:第一次是在木材还略带湿润且重量较轻的情况下进行,第二次则是在木材几乎完全干燥时进行更有力的碾压。过去,这种碾压工作是通过一种装有重物的箱子来完成的,箱子放置在一个直径约5英寸、长度约9英寸的光滑黄铜滚轴上,再通过长木柄来操控这个滚轴。

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硬木地板或锌板作为基底。目前几乎已完全取代这种原始装置的机器如图40所示,不过它主要用于处理杂碎类物品以及普通类型的商品。为了获得更好的加工效果,建议使用如图41所示的威尔逊设计的双辊装置。经过滚压处理后,这些物品在适度热量的作用下会很快干燥;之后再用刷子(手工或机械)进行抛光,即可出售。需要指出的是,尽管所使用的工具不同,但其加工流程与法国和比利时采用的“vache lissée”工艺几乎相同,也与处理马具皮革的工艺很相似,只不过这里没有添加脂肪和油作为填充物。

图40——用于处理杂碎的滚压机。

与上述较为复杂的加工方法相比,另一种美国式的加工方式则是使用红铁杉木材,这种木材会用不会导致表面泛色的材料进行整体鞣制。对于这类木材,只需进行打磨和敲打处理即可。

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完全省略了这一步骤:皮革中的水分会被彻底去除,这样一来,深色的鞣液就能固定下来,从而让皮革的颜色更加均匀;之后,皮革会被再次浸湿并经过调质处理,然后在快速转动的摆式滚轴下进行滚动加工,这一过程既能使皮革表面光滑,又能起到抛光的作用。通过如此简单的工艺就能节省不少成本。

图41——威尔逊双床式滚轴机。

在英格兰西部,人们仍然使用南美洲的皮革来制造厚重的皮革制品,这些皮革在鞣制过程中会使用大量瓦洛尼亚碱,因此会出现明显的浮色现象。人们并不试图去除这些浮色,因为那样会大大降低皮革的重量和硬度;而是会在皮革上涂上少量油剂以保持颜色,然后将其悬挂起来让其部分干燥,之后再堆放起来进行调质处理。接着,用肥皂和水将皮革的纹理面弄湿,有时还会加入少量油剂,再用针或机器将浮色压入皮革中;所使用的针或工具都是钝头状的,且其角度经过精心设计,以便在不会过度损伤皮革纹理的情况下使其变得平滑且紧实。经过进一步干燥后,通常还会重复这一工序,之后再用清水冲洗皮革,并继续对其进行滚动加工。最后,用含有大量漂白剂的颜料混合物为皮革着色。

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有时会使用法国白垩,再加入赭石、铬黄和橙色等颜料,或是任何能满足制革师所期望的颜色要求的颜料,以便最好地模拟经过彻底清洗后的皮革颜色。这些颜料通常会与胶水和油混合在一起,有时也会与油和鞣剂混合。将这种混合物均匀涂抹在皮革上,再用布将其抚平,之后通过刷子进行抛光。待皮革“滚压”处理完成后,要迅速将其晾干,然后再再次刷漆。如果处理得当,这种皮革很难与经过彻底清洗的皮革区分开来,而且成本也更低。

图42——刷漆机。

还有一种介于上述方法与第一种方法之间的处理方式,过去在伦敦被广泛使用。其操作步骤与前述方法类似,但会使用更多的水,并在第一次滚压时让针状工具持续作用,以尽可能去除表面的浮色,同时借助水和刷子进一步清除浮色。与其使用不透明的颜料,不如在滚压之前或两次滚压之间,使用透明颜料,如溶解过的胭脂红或苯胺染料混合物,以此来掩盖浮色的痕迹,同时让皮革表面的轻微损伤不那么显眼。

关于皮革加工的原理,前文已经做了详细说明,直到皮革被放入鞣液中的那个阶段。在这一阶段,废料中的石灰会引发复杂的化学反应。

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液体中的游离有机酸以及单宁素;正确调节这三者对于工艺的成功,乃至整个生产过程而言都至关重要。如果石灰的量超过其中的酸类含量,它就会与皮革表面的单宁素形成不溶性化合物。如果这些化合物能避免接触空气,那么在进入酸性更强的液体后通常会重新溶解,但它们很容易被氧化成深色物质,且无法再被去除。这些物质存在于成品皮革中,是导致皮革在干燥过程中变色的主要原因之一。如果处于含石灰状态的皮革暴露在空气中的碳酸、游离碳酸或溶于水中的碳酸钙(即“暂时性”硬度,见第94页)中,其表面就会形成碳酸钙沉淀物,这种沉淀物比游离石灰更难去除,也是造成皮革污渍和变色现象的最常见原因,而这类问题会给皮革加工商带来巨大损失。如果这些污渍没有过度氧化,可以通过用温和的温硫酸处理皮革来去除,但这种方法会带来其他问题,因此并不推荐使用。最有效的解决办法是从脱毛开始到皮革放入处理液中之前,始终让皮革浸泡在含有微量苛性石灰的水中,或者至少确保水中没有碳酸存在。使用酸类去除皮革上的石灰时,最好一次性加入所需量的酸,而不是逐渐添加,这样酸才能更有效地作用于皮革表面,去除现有的碳酸盐,然后再渗透到皮革内部并被过量的石灰中和。这与处理皮革时的做法正好相反——处理皮革时,加工者的目标是尽可能均匀且彻底地去除石灰,同时避免任何部位出现过高的酸度。当然,即使是用于制作鞋底的皮革,也不应在表面仍有酸液导致的膨胀现象时就将其放入处理液中,不过如果在去除石灰后将皮革在冷水中浸泡一段时间,这种情况很快就会消失,除非使用了过量的酸(参见第153页及以后内容)。如果处理液中的游离酸比例适中,那么在皮革内部保留少量石灰反而可能更有好处,因为这能使皮革在着色初期保持饱满状态,加速单宁素的渗透,同时减少皮革出现皱缩或起皱现象的概率,而这种现象往往发生在皮革以扁平状态放入处理液时。

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皮革的纹理往往有些难以辨认。当然,对于那些以起皱状态放入鞣制液中的皮革来说,这种情况无需进一步解释——因为皱纹会固定下来,成为永久性的痕迹。这种情况可能是由于在将皮革放入鞣制液之前处理不当造成的,也可能是由于皮革被悬挂在杆子上的方式所导致的,这种悬挂方式常常会使皮革出现难以消除的长期皱纹。不过,一般来说,皮革纹理出现变形是因为皮革表面在鞣制过程中发生了硬化,而皮革的内部结构则仍保持原来的状态。处于平坦且未膨胀状态的皮革较薄,其纤维也更为细软,因此皮革的表面积更大。如果皮革在经过鞣制后,其内部物质因酸的作用或单宁对内部纤维的直接作用而收缩,那么皮革的纹理就一定会像干苹果的皮一样皱缩起来。类似的现象也会出现在那些以纹理朝外悬挂在杆子上的皮革上,由于表面被拉伸,一旦恢复平整就会形成长皱纹。

处于微碱性环境中的皮革,其上色及鞣制速度会比处于酸性环境中的皮革更快。当鞣制液中含有微量石灰且缺乏游离酸时,用瓦洛尼亚树皮或树根制成的鞣剂会使皮革呈现一种柠檬黄色,这种颜色本身并无危害,而且随着皮革逐渐浸入更酸性的溶液中,这种颜色会消失。不过,这也是一种危险信号,因为它表明鞣制液中不存在过量的酸。甘比尔树皮则能在没有石灰的情况下使皮革呈现淡米色,但如果有石灰存在,皮革的颜色就会呈红色且更深,而且这种颜色不像瓦洛尼亚树皮那样容易消失。因此,如果在初期阶段就使用甘比尔树皮,就必须确保去除其表面的所有石灰。目前已知唯一不会与石灰生成不溶性化合物的单宁是巴布尔豆中的单宁(有时也被称为“甘比亚豆”),这种单宁在印度常被用作鞣剂,很可能在皮革着色方面发挥重要作用(第165页、288页)。

当鱼皮首次放入鞣制液时,通常会因为石灰的作用而出现一定程度的膨胀。如果鞣制液中除了单宁之外还含有足够的游离酸(如醋酸、乳酸),这些酸就会与石灰发生反应并将其中和。这样一来,虽然皮革不会完全变平变薄,但其膨胀状态也会随之消失。

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皮革会变得坚硬,随后又变得柔软有弹性。这种状态有利于单宁的吸收,但必须注意不要挤压或压紧皮革,否则水分会被挤出,皮革就难以恢复原有的饱满状态。在鞣制过程中,液体中的单宁和酸会逐渐渗透到皮革深处:前者会使纤维收缩,后者则会使纤维膨胀。因此,单宁含量越少,相同量的酸所引起的膨胀效果就越好;所以,在强效鞣制液中需要更多的酸。某些细菌腐烂产生的物质能够有效防止皮革因酸而膨胀,其作用机制尚不明确。在炎热天气里,使用第30页和第162页中提到的煤焦油制品对皮革进行杀菌除碱处理,可以显著提升其膨胀效果。硼酸也可用于此目的,但不应加入用于制作鞋面革的溶液中,因为它会导致皮革变得柔软松散,而且由于其无机且不可分解的特性,容易在使用场所积累下来。同样的原因也使得它不适合加入任何会再次用于鞣制的溶液中,即便是在处理皮革的染色液中,它的存在也有助于降低单宁的收敛性(即“使溶液更为柔和”),并形成更细腻的纹理。其作用机制目前尚未完全明确,但可能与它生成“结合酸”的特性有关(参见L.I.L.B.第37、46页)。关于旧鞣制液的所谓“柔和性”,有必要稍作说明。实际从事鞣制工作的人都知道,用旧鞣制液给绿色皮革上色时,出现粗糙纹理和表面不光滑的情况要远远少于用同样浓度但由新鲜材料制成的鞣制液。这很可能是由多种因素共同作用的结果。大多数天然鞣制材料都含有不同收敛性及与皮革纤维结合能力的鞣质。显然,当使用某种鞣制液时,最具收敛性和活性的单宁会首先被去除,只剩下那些性质较为温和的单宁。此外,弱酸的中性碱性盐类也对提升皮革的柔和性有着重要影响,例如添加醋酸钠就能产生明显的效果。这一效果首先是由于中性盐类降低了弱酸的活性(见第81页),其次则是因为这些碱性物质会在一定程度上与单宁发生反应。这一现象或许最早是由……指出的。

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据称,这类单宁在作用于皮革时的作用力会部分丧失(第339页)。亚硫酸钠具有很强的这种作用,或许可以在快速鞣制过程中暂时降低酒类的收敛性,从而具有实际应用价值。硼砂也有类似效果,但其碱性过强,若不格外小心使用,就会通过氧化作用破坏酒类的颜色。很可能正是由于类似原因,含有大量碱性盐分的棕榈提取物,以及那些经过亚硫酸盐处理后直接用于鼓式鞣制的提取物,其效果才会更为温和。加入游离酸通常可以使这些单宁恢复活性。

随着鞣制过程的进行,单宁逐渐渗透到皮革的更深处,此时需要使用浓度更高的鞣液,因为一旦表面被鞣制后,就能够在很大程度上抵御鞣液的作用。只有不断提高鞣液的浓度,才能让更多的单宁渗入皮革内部,因为扩散只能从浓度较高的溶液向浓度较低的溶液进行。只要皮革纤维还有未被鞣制的部分,位于皮革内部的鞣液中的单宁就会一直被消耗掉;但随着表层与内部之间已鞣制纤维层的变厚,就需要更大的浓度差才能维持合理的物质交换速率,这就好比需要更高的液位才能让液体在更多个渗透层中持续流动一样。如果表层鞣液的浓度下降,那么从表层到内部的浓度梯度就会被打破,需要一段时间才能重新建立。随着鞣液中单宁含量的增加,其酸性也可能随之增强,因为如前所述,这两种成分在某种程度上会相互抵消。处于酸性环境中的纤维吸收单宁的速度会比处于中性环境时慢,但吸收量似乎更大,而且无论如何都会使皮革变得更坚硬、更结实、弹性更低。

有研究表明,在鞣制过程的后期,人们通常会在皮革块与鞣液之间放入固体鞣料。需要指出的是,不同材料的鞣制效果会因是以固体形式使用还是仅以液体形式使用而有所差异。Youl和Griffith[126]的研究表明,诸如瓦洛尼亚木、橡木和栗子提取物,以及含有没食子单宁和鞣花单宁的没药属植物提取物,当以液体形式存在时,其鞣制效果会迅速下降,因为鞣花单宁会分解,生成不溶性的鞣花酸。而正是这种鞣花酸……

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沉积在皮革内部或表面,可增加皮革的重量、硬度以及光泽度。研究指出,这不仅是制革业中造成损失的重要原因,同时也解释了为何在鞋面革的加工中会大量使用瓦洛尼亚树皮——因为这种树皮能制成坚硬且沉重的皮革;而在约克郡的皮革加工中,则会与甘比尔一起以液体形式使用,从而得到柔软细腻且几乎无光泽的皮革。如果需要通过这类材料来提升皮革的重量和硬度,那么显然必须让它们直接接触待处理的皮革,这样尽可能多的光泽成分才能沉积在皮革内部,而非外部。对于其他一些材料,如铁杉、金合欢等,虽然它们不会产生光泽,但会释放出“难溶解”的单宁(红色或菲类物质),同样的原则也适用:当这些材料与皮革接触时,其中少量可溶于液体的成分会被皮革吸收,而其余部分则仍留在废料中无法被利用。同时,多层结构还为醋酸发酵和乳酸发酵提供了条件,而这些发酵过程正是液体天然酸度的来源。需要明白的是,英国所说的“多层结构”并非德国制革工艺中的“Sätze”,而是相当于德国制革工艺中的“Versenke”——前者是指按照150年前英国的做法将皮革与厚厚的鞣料层一起放入空坑中,然后再倒入浓度较低的液体;在这种多层结构中,皮革的酸化与固化程度会更高,生成的酸会逐渐渗透到皮革纤维的内部,从而使皮革具有更强的硬度及类似奶酪般的质地,这是英国式的多层结构难以实现的;不过英国式多层结构的优势在于处理速度更快、成本更低。[126]《化学工业学会杂志》,1901年,第428页。在干燥鞋面革时,最重要的目标之一就是去除附着在皮革表面的深色液体,同时防止更多此类液体从皮革内部渗出。如果将一段滤纸的一端浸入含有少量液体的盆中,再将其置于有空气流动的环境中,那么暴露在空气中的那端很快就会变成深棕色或黑色。

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会蒸发的酒液会不断被从容器中通过毛细作用吸上来的新鲜酒液所取代。当用纸过滤酒液时,如果让纸张伸出漏斗边缘,也会出现类似的现象。在酒桶的边缘及那些最容易受到空气流动影响的部位,也会发生完全相同的效应,而且由于单宁的氧化作用,这种效应可能会更加明显。给皮革上油不仅能在一定程度上防止其氧化,还能减少蒸发,从而避免酒液中含有的深色固体在那些部位积聚。通过湿润皮革的表面,让尽可能多的酒液从皮革内部蒸发出去,也能得到类似的效果。

由于鞋底皮革鞣制工艺简单且非常重要,因此已有大量相关论述。现在有必要指出,其他类型皮革的鞣制工艺在原理上与它有何不同。以普通的处理过的皮革为例,比如经过脱脂处理的皮革,首先需要记住的是,这些皮革在进入鞣制液之前,不仅几乎已经完全去除了石灰成分,而且由于脱脂过程中细菌的作用,其质地已经变得非常松软。在这个国家,通常采用搅拌方式来给皮革着色,但若需要极其光滑的皮革表面,则建议使用悬挂式鞣制法,这种方法在美国也被广泛采用。实际上,在美国,许多廉价皮革的整个鞣制过程都是通过悬挂式方法完成的,只有在需要将皮革分割成小块时,才会将其从固定它的木板上取下来。从上述关于鞋底皮革的描述可以看出,由于皮革在进入鞣制液时处于极度松软的状态,其表面很可能会出现皱纹;除非通过悬挂式方法使皮革保持一定的张力,直到其纤维被固定下来,否则这种情况是不可避免的。在搅拌过程中,皮革会不断弯曲,从而在各个方向上形成细微的皱纹和褶皱。对于许多用途而言,尤其是如果之后还要通过对皮革进行加工来使其表面更加平滑的话,只要这些皱纹不是过于严重,那么它们其实并无坏处。但在其他一些情况下,这些皱纹会给皮革加工者带来很大的麻烦和额外的工作量。如果英国的皮革加工者想要在与美国人竞争中取得优势,就必须解决这一导致效率低下的问题。皱纹越少,去除起来也就越容易。

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用于着色的酒精度数越低、味道越温和,其浓度提升的速度也越慢。要获得柔软的皮革,就必须让皮革纤维在未膨胀的状态下进行鞣制。正因如此,在许多情况下进行预处理是必要的;不过,如果需要较硬的皮革,只需通过去除石灰来减少皮革的膨胀即可。出于同样的原因,鞣制前或使用鞣制液时都不得让皮革发生酸胀现象。虽然用于制作柔软皮革的鞣制液应该是酸性的而非碱性的,但它们无法去除大量石灰,因此为了获得最佳效果,必须在鞣制前彻底去除石灰。由于预处理或浸泡主要是利用细菌产物来减少皮革的膨胀(第172页),而这种方法并不能有效去除石灰,因此在采用这种方法时,最好再辅以更有效的除石灰措施。对于较薄的皮革,浸泡处理通常可以达到这一目的;现在许多熟练的鞣制师会在鞣制前用硼酸处理已经过预处理的皮革,这样不仅能在不引起酸胀的情况下去除残留的石灰,还能抑制细菌发酵,防止细菌进入鞣制液中。在甘比尔鞣制法中,通过这种处理可以获得更好的色泽(第228页)。在大多数情况下,皮革鞣制过程中并不希望出现浮色现象,为此通常会依靠鞣制液,并避免使用那些会导致浮色的固体物质,这类物质主要包括大多数焦性没食子酸类鞣剂。通过鼓式鞣制法,往往可以加快皮革鞣制的过程:该方法通过不断使皮革向各个方向弯曲,从而使不同纤维之间的间隙不断扩张和收缩,进而促使鞣制液在皮革中流动。添加盐类或某些硫酸盐(如钠盐、镁盐、铵盐)可以增加皮革的柔软度,同时还能抑制鞣制液中的酸所造成的硬化作用。这些盐类会对皮革纤维起到一种腌制作用,防止其膨胀,同时还能使皮革变得更轻薄。不过,这并不意味着那些已经完全着色的皮革就真的已经完全鞣制好了;因为尽管皮革纤维的表面可能已经经过鞣制或涂层处理,但鞣剂还需要时间才能渗透到纤维的内部。在鼓式鞣制法中,这种情况很常见。这类皮革通常比较坚韧,经过进一步处理后会变得更为柔软。为了能够很好地吸收油脂,也就是在不显得油腻的情况下吸收大量油脂,就需要……

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必须将纤维束彻底分开或区分开来;这一目标的实现程度在很大程度上取决于石灰处理的程度。不同种类的鞣剂在所含油脂量方面也存在很大差异。在制作高级皮革时,将一定量的明矾或铬鞣剂与植物鞣剂结合使用已变得很常见。如需了解更多相关信息,读者可参阅下一章。用于书籍装订、家具装饰等用途的优质皮革,如山羊皮、小牛皮、绵羊皮和海豹皮,大多采用苏木进行鞣制;为了加快鞣制过程,人们通常会使用搅拌棒和鼓来辅助操作。根据艺术协会委员会针对书籍装订用皮革老化情况的研究[127],用苏木鞣制的皮革是这种用途中最耐用的皮革;其他一些邻苯二酚类鞣剂在耐用性方面也与其相当,而所有儿茶酚类鞣剂则极易受到阳光、干燥热量、气体以及来自其他来源的微量硫酸的破坏。不过,在承受机械磨损和潮湿环境方面,这类皮革往往比邻苯二酚类鞣制皮革更耐用,就像鞋面革一样(第298页)。东印度的绵羊皮和山羊皮(即所谓的“波斯皮”)则是用图尔瓦尔树或肉桂树的儿茶酚类鞣剂来鞣制的。[127]《艺术协会杂志》,1901年,第14页。

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图42a——轻型皮革制革厂内部。
我们现在所讨论的那些优质皮革,几乎总是通过用狗粪处理并浸透麦麸的方式来准备进行制革,因为颜色与柔软度正是这类皮革所追求的关键特性。对于羊皮和小牛皮,则有一种颇为有趣的制革方法:将皮革肉面朝外缝制成袋状,仅在袋子的一侧留一个小口用于注入液体。之后将皮革的纤维面朝外,注入浓烈的苏木液以及少量苏木叶,再将袋子放入温热的苏木液中浸泡。经过短暂浸泡后,这些皮革会被堆放在架子上,利用其自身重量让液体从皮革中渗出;当液体被部分挤出后,再重新注入液体,重复这一过程。整个制革过程所需时间很短,不超过24小时,这样处理出来的皮革就会非常柔软。

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第十七章 植物鞣剂与矿物鞣剂的结合使用

在很早以前,人们就已经开始使用部分经明矾鞣制、部分经植物材料鞣制的皮革。其中最早出现的这类皮革可能是瑞典或丹麦制造的手套用皮革。这一技术长期以来被用于生产某些极为坚韧且富有弹性的皮革,这类皮革被称为“绿皮革”,被用作织布机的传动带、腰带的带子以及需要柔软性与坚韧性的其他制品。大约25年前,肯特先生在美国将这一技术应用于仿制上光小牛皮,他将这种皮革命名为东戈拉皮革;从那以后,经过各种改良的该技术便在优质鞋用皮革的生产中占据了重要地位,尤其是在美国。

如前所述,经明矾鞣制的皮革具有出色的柔软性与坚韧度。而矿物(结晶态)鞣剂则比植物鞣剂更能深入并分离皮革中的纤维,因此无需像植物鞣剂那样先通过石灰处理来分离纤维。不过,矿物鞣剂制成的皮革缺乏足够的丰满度与硬度,更容易变形,且耐水性较差;通常情况下(少数铬鞣剂除外),除非在鞣制完成后进行机械软化处理,否则无法得到柔软的皮革。纯矿物鞣剂始终具有羊毛状的纤维结构,无法形成那种适合“上蜡处理”或使皮革表面变得光滑的坚实紧密的结构。由于复合鞣剂会不同程度地具备这些特性,因此它们多被用于打造有纹理的皮革表面,或是用于需要柔软细腻皮革表面的场合,比如制作“绒面”小牛皮。而部分使用植物鞣剂则能使皮革具备一定的丰满度、硬度以及更好的耐水性,这是纯明矾鞣剂所无法做到的。

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此外,这种柔软度是仅通过植物鞣剂难以获得的,因为不使用大量脂肪或油类的话是无法达到这种效果的。预处理阶段的矿物鞣制还能通过隔离纤维、降低其凝胶性,从而显著加快植物鞣剂的渗透速度。一旦皮革经过植物材料彻底鞣制后,再对其进行氧化铝或铬处理,对其影响也微乎其微;而另一方面,尽管经过铬或氧化铝处理的皮革仍能吸收相当量的植物鞣剂,但它们总会保留一定程度的由矿物鞣制所赋予的特性。因此,最终得到的皮革不仅会因所使用的植物鞣剂与矿物鞣剂的比例不同以及特定植物鞣剂的性质而有所变化,还会因各种处理工序的顺序不同而受到影响,且始终会在很大程度上保留最先应用的那种处理方式所带来的特性。这样一来,我们就拥有了一种强大的手段,可以按照皮革所需要满足的特殊要求来改变其性能。

在早期,制革工人一方面只能采用在鞣制后的皮革中添加油脂的常规方法,另一方面则只能使用长期以来在氧化铝鞣制过程中常用的蛋黄,因此复合鞣制方法的重要性相对较低。直到詹姆斯·肯特将其“脂肪浸渍法”应用于东戈拉皮革之后,这一方法才获得了如今的重要地位——它为蛋黄提供了一种廉价的替代品,使制革工人能够在不产生油腻感的情况下获得皮革的柔软性与防水性。关于脂肪浸渍法,我们之前在讨论铬鞣革时已经提到过,稍后在我们详细介绍各种鞣制方法之后还会再次谈到它。

首先,我们需要简要探讨矿物鞣剂与植物鞣剂之间的相互作用。艾特纳指出过,而且在第339页关于提取物脱色的内容中也提到过:在鞣制液中加入0.5%的氧化铝或硫酸铝,不仅能通过增加溶液的酸度来使溶液颜色变浅,还能使那些溶解度较低、颜色较深的鞣剂沉淀出来。铬盐与氧化铝、碱性铬盐也能产生类似的效果,不过由于这些物质本身颜色较深,因此很难观察到溶液颜色的变化。因此,如果使用这些盐类的话……

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这些物质需与植物单宁一起使用,以便让溶液有足够的时间沉淀,或是过滤掉那些深色的沉淀物。当明矾的使用量超过1/2%时,似乎并不会显著增强上述效果。这些矿物盐对植物单宁的另一个作用是:在许多情况下会促使原本就存在的着色物质显现出来;由于这些着色物质大多为黄色,因此最终得到的皮革会比仅使用植物单宁处理时更偏黄色。在漆树、甘比尔树和奎布拉乔树所制成的皮革中,这种效果尤为明显。这些着色物质与铬结合后形成的化合物,其颜色通常比与氧化铝结合后的化合物更深,呈橄榄色,因此经过铬处理的皮革颜色往往较为暗淡。重铬酸钾,尤其是在酸性条件下,会氧化并使单宁沉淀,从而使其颜色变深,因此不适合在植物单宁处理之后再采用两浴法进行铬处理;虽然也可以反序操作,但通常来说,单浴法,即先进行植物单宁处理后再进行铬处理,才能获得最佳效果。如果用轻度鞣制的皮革,比如那些用巴布尔树或图尔瓦尔树皮鞣制的进口东印度皮革,再用第215页所述的碱性铬鞣液进行处理,那么会有大量铬被吸收,从而使皮革具备真正铬鞣皮革的大部分特性。对于手套革而言,如前文提到的丹麦革和瑞典革,通常首先会用明矾和盐进行鞣制,有时还会加入面粉和蛋黄,之后再进行着色处理,并用植物单宁进一步鞣制。最初的丹麦革就是用白杨树皮来鞣制的。在法国,由于没有白杨树,人们便用普通的柳树树皮作为替代品;但由于其单宁含量较低,就需要添加橡树皮或漆树来弥补不足,同时还要添加茜草以获得更红的颜色。这些皮革的染色过程常常与鞣制过程同时进行,即将染料或染料液与鞣制液混合在一起使用。在制作上光型法国小山羊皮时,实际上是通过将含有单宁的染料液涂在皮革表面,仅对皮革的纹理部分进行鞣制,这样才能通过摩擦使皮革上光,而皮革的主体部分则仍保持纯明矾鞣制的特性。

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另一方面,对于“绿色皮革”(因其黄绿色而得名,主要产自约克郡的西骑区),皮革通常会先经过温和的甘比尔鞣制处理,这一过程会在含有甘比尔的弱溶液中持续一周左右;之后再将其放入含有盐和明矾的浓热溶液中进行“固化处理”,让皮革在溶液中浸泡一整夜,随后迅速晾干,且不会冲掉明矾,因此大部分明矾会结晶在皮革表面。这些结晶会被刮除,皮革再被浸湿并涂上大量动物油。不过,如果采用混合鞣制法,皮革就能经受多次清洗而不失去必要的明矾,从而得到更坚韧、质量更好的皮革,尽管其重量会稍轻一些。在很多情况下,将两种鞣制方法结合在一起使用更为理想,即把明矾和盐与甘比尔混合在一起,然后让皮革在混合液中处理。这正是美国生产东戈拉皮革时所采用的工艺。对于需要上光的皮革来说,必须先用植物性材料对皮革表面进行鞣制,之后再将皮革放入甘比尔溶液中处理,只有在鞣制过程进行到一定程度后才会加入盐和明矾;而对于那种旨在模仿小牛皮质感的暗色东戈拉皮革,则最好先进行明矾和盐的鞣制处理。对于用于制作上光型东戈拉小牛皮的山羊皮,每打皮革需要约4磅甘比尔块、1/2磅明矾以及1/4磅盐,整个鞣制过程大约需要24小时。皮革鞣制完成后,需用温水彻底清洗,以去除残留的明矾和甘比尔,之后才能进行上油处理。与铬鞣革类似,彻底清洗非常重要,因为任何残留的明矾若渗入上油液中都会导致其凝固。如果清洗得当,上油液的酸碱度就越接近中性,效果也就越好;不过略带碱性的肥皂溶液则不太容易引起凝固。肯特先生最初使用的上油液就是用来清洗山羊皮上多余油脂的碱性溶液(见第380页),但现在人们通常会专门配制肥皂液和油液来用于此目的。关于铬鞣制的那些说明大多也适用于这种情况,只不过上油处理可能比铬鞣制更为简单。人们经常使用软肥皂或皂角皂与鱼油、动物油及橄榄油的混合物,芝麻油似乎也很适合用于此目的。这些成分的乳化效果越好,最终的效果也就越理想;还会使用锌或铜制成的圆筒来辅助处理。

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可以使用类似“闪电打蛋器”的那种带有活塞的工具,只不过其表面覆盖着带孔的锌片或金属网,这种工具在小型规模上用作乳化剂效果非常好。另一种方法是将肥皂与适量的水混合成糊状,再将油充分混入其中,之后将其溶解在热水中。当油的酸度稍高时,最容易实现乳化。因此,在进行土耳其红处理时常常会使用变质的橄榄油;不过在混合之前向油中加入少量蜡烛用油酸也能达到类似的效果。添加硫酸化的蓖麻油(即土耳其红油)也有助于乳化,而且它本身也是一种非常好的软化剂。在脂肪浸渍过程中最常见的错误就是使用了过强的乳化剂——即便只使用占皮革湿重0.5%的肥皂以及一半量的油,就能产生显著的软化效果。当然,如果想要较暗的色泽,就可以使用更大比例的乳化剂。不仅是复合鞣制法,纯植物鞣制法也可以通过脂肪浸渍获得极佳的效果。目前,这种方法被广泛用于需要柔软且富有营养、同时又不能有油腻感的彩色小牛皮及其他皮革的加工。如果将皮革以半干状态放入脂肪浸渍液中,它们会更快地吸收其中的油和肥皂,最终鼓内只会剩下少量清水。虽然可以在皮革仍为湿润状态时对其进行染色,但通常情况下(铬鞣革除外),还是应在染色前将其弄干,因为这样能使油和肥皂固定在皮革纤维中。如今,许多彩色皮革都是通过一种结合了东戈拉鞣制法与普通植物鞣制法的技术制成的:首先像进行植物鞣制那样对皮革进行着色和部分鞣制,然后再用含有明矾、盐和甘比尔成分的东戈拉溶液进行最终处理。在美国,人们也采用这种方式生产出质量上乘的皮革,其鞣制过程是从在铁杉树皮提取物中开始进行的。要制造出类似东戈拉皮革的产品,可以先用明矾溶液处理东印度羊皮或山羊皮,必要时再进行脂肪浸渍处理,最后再像真正的东戈拉皮革那样进行后处理。如果先用温水加上少量硼砂、氨水甚至苏打水清洗掉部分原有的鞣制剂,再使用第187页所描述的那种“中和”后的碱性明矾溶液进行处理,那么这种处理方式的效果会更好。

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用类似单浴镀铬工艺中所使用的碱性铬液处理后,这些材料几乎可以转化为镀铬制品,甚至还能承受一定程度的煮沸。另一种方法是使用类似马丁-丹尼斯液的材料——即通过将氧化铬溶解在盐酸中制成,这一方法已获得美国专利[129],该专利的持有者为威切洛和特布特,但其有效期为1903年。[128] 东印度地区的绵羊和山羊通常会被涂上大量芝麻油(占比可达其体重的30%),因此在许多情况下,最好减少而非增加油脂含量,这可以通过用肥皂溶液清洗来实现,最好在施用明矾处理之前进行。[129] 英国专利:Jensen 13126,1889年。此外,还可以通过对用植物材料经过镀铬处理的制品进行再次鞣制来形成含铬的皮革,其中甘比尔似乎是最合适的鞣制剂。即便使用浓度很低的漆树汁或其他鞣制剂,也会使含铬皮革失去弹性;如果用量过大,则会导致皮革变硬且易碎。

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第十八章 植物单宁原料

如前一章所述,目前我们对单宁化学性质的认知尚不充分,因此还无法进行严格的化学分类。此外,同一植物的木材、树皮、果实、虫瘿等部位中可能共存着多种不同的单宁,这进一步增加了分类的复杂性。因此,最好的做法是效仿贝尔纳丁教授在《350种单宁原料的分类》一书中的做法,[130]按照植物学的自然分类体系对各类植物进行归类,冯·霍埃尔[131]和A.德洛夫[132]也已采用过这种方法。在接下来的内容中,仅介绍那些因单宁含量高或其他原因而具有商业价值或意义的原料,因为单宁在植物界分布极为广泛,要列出所有相关物质根本是不可能的。

[130] 甘德,1880年。
[131] 《制革用树皮》,柏林,1880年。
[132] 《单宁原料》,巴黎,1890年。另可参阅D.胡珀先生1902年第1期的《农业账本》(加尔各答政府印刷局出版),其中包含许多有价值的信息。

单宁并不存在于植物的某个特定部位,不过通常在树皮和果实中的含量最高。昆虫虫瘿往往富含单宁,通常是没食子酸;而在某些情况下,虽然木材中的单宁含量并不高,但由于价格低廉而具有商业价值。单宁在植物体内的功能尚未被完全了解。在某些情况下,它们可能是植物生命过程中的代谢废物,有助于抵御昆虫的侵害。单宁通常存在于细胞内,而植物细胞的细胞壁往往较厚且不透水,加之单宁的扩散能力较弱,因此除非先破坏这些细胞,否则提取单宁需要很长时间。

本教科书无暇详细描述植物中含单宁部位的构造,但鉴于树皮的重要性,有必要简要介绍一些相关内容。

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不同树木的树皮结构差异很大,但其基本原理却保持不变。H·马歇尔·沃德教授在其所著的《木材及其一些病害》一书中第199页对这一问题作了简明扼要的阐述,[133] 更多的相关信息则可以在范蒂格姆的《植物学论著》以及其他关于植物结构的著作中找到。
[133] 麦克米伦出版社。

至于各种用于制革的树皮的详细结构,冯·霍内尔的《制革用树皮》[134] 是最权威的参考书之一。
[134] 《制革用树皮》,柏林,1880年。

幼树或细枝的内层树皮由一层柔软且具有生命力的细胞构成,这些细胞位于木质部的外表面,被称为形成层。这些细胞通过分裂不断增殖(参见第12页),在其内侧形成逐年形成的木质层;而在其外侧则形成一种纤维状组织,即韧皮部,它由延长的细胞以及具有穿孔结构的管状结构——筛管组成,筛管负责输送树液,这些筛管大多沿着枝条的方向延伸,但也会被与木质部射线平行排列的细胞横向穿过。所有这些细胞在形成层中生成时,其细胞壁都很薄且柔软,但随着时间的推移,形成木质层的细胞会因细胞壁内部沉积木质素而变得木质化、硬化,同时其中的活质也会消失。而形成韧皮部的外层则依然保持柔软且多纤维的状态,其生命力也更为持久。幼枝的外表面覆盖着一层扁平的、类似软木的细胞,这层细胞构成了表皮,它们由芽中的生长组织发育而来;在表皮之下还有一层处于生长状态的细胞,这类细胞常被称为软木形成层。软木形成层在其内侧会产生一层柔软、多汁、细胞壁薄的细胞,这些细胞具有生命力且能够继续生长,其中含有原生质,通常还含有叶绿素,这也是幼枝呈现绿色的原因。这一层最初是紧贴着韧皮部存在的。在表皮之外,软木形成层还会在表皮下方形成软木层。图43展示了一根橡树细枝的横截面。

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图43——巴斯汀教授绘制的橡树枝条横截面:c为软木层;t为单宁细胞;St为石细胞;Ca为形成层;Mr为髓射线;P为髓心。

随着树木的生长,显然会不断加厚但不会变宽的软木质表皮最终会变得过于膨胀而破裂。在某些情况下,其表面会通过下方不断形成的新软木层得到更新,这样树皮就能保持光滑无纹路,比如山毛榉和幼年橡树,或是桦树——后者的薄软木层会持续脱落;也有些树木则会形成厚厚的软木层,比如栓皮橡树。在许多情况下,尤其是较老的树木中,外层的或初生的软木形成层会因缺乏养分而死亡,于是仍在存活的薄壁组织中会形成新的软木生成层。由于软木……

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这种新形成的层几乎具有防空气和防水的功能,它能切断自身的养分供应,并杀死其外部所有的薄壁组织。在某些情况下,这层组织会脱落,比如在悬铃木中;但通常情况下,它会形成一层不断加厚的死组织,形成所谓的“树皮层”或“腐殖层”(德语:Borke)。由于这一层无法继续变宽,因此随着树木年龄的增长,它会出现深深的裂纹。在某些情况下,新的生长层或次生软木形成层会与最初的软木形成层平行地形成一层完整的覆盖层;但更多时候,它是由一系列向树干内部凸出的弧状结构组成,这些结构会在不同位置切割掉最初的软木形成层,从而将其外部的组织分割成小块。随后这一过程会反复进行,新的弧状结构在原有的结构内部形成,进而进一步切割掉更多的薄壁组织。如此一来,形成软木的组织层就会逐渐深入树皮内部,甚至常常延伸到韧皮部层,最终形成极为复杂的组织结构——其中次生软木形成层产生的软木层与韧皮部细胞及筛管相互交错。一般来说,树皮的外层及死亡组织中含有的单宁很少,但也存在例外,比如铁杉和阿勒颇松。这类组织中总是含有大量深色色素(红色物质、菲类化合物,第297页)。软木则由薄的、通常呈立方形的细胞构成,这些细胞内充满空气;而单宁则通常存在于壁较厚的类似细胞中。许多植物细胞的细胞壁上布满细小的孔洞,这些孔洞会因内部硬质木质物质的沉积而变厚,有时这些物质几乎会填满整个细胞(即“石细胞”)。树皮细胞中常常含有淀粉颗粒,这些颗粒往往具有独特的形态特征(通过用碘化钾溶液处理样本并在显微镜下观察,可看到蓝色反应,从而轻易识别出这些颗粒),此外还有草酸钙晶体以及其他物质。这些特征,再加上在显微镜下观察到的细胞形态与排列方式,都是识别不同树皮的有效依据。在制作切片之前,用无水酒精中的三氯化铁溶液对样本进行染色,是最容易检测出单宁的方法。除了微观特征之外,无论是用肉眼还是借助透镜观察,树皮的外观也是识别树种的重要依据。韧皮部层与软木层的分布情况、表皮的残留物,以及裂纹和气孔的形态与特征,都是重要的识别依据。

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在表皮上,有一些类似软木的小突起,它们取代了气孔的功能,值得注意。由于篇幅有限,无法详细描述果实、木材和叶子的结构——这些在很多方面也是由细胞构成的,且与树皮颇为相似。叶子的角质层,尤其是气孔或呼吸孔以及叶毛,往往具有很强的特征性。(参见图版III和IV,以及第272页。)从第70页及后续内容中描述的化学反应中,也可以获得有价值的线索。

制革用植物清单。[135]

[135] 若未注明信息来源,所给出的单宁含量在很多情况下应被视为不确定值,因为在现代分析方法出现之前已经进行过许多分析;而那些标明是在作者实验室中进行的分析则属于近期结果,且采用了最先进的方法。

针叶树类,包括松树和柏树,这类植物主要含有儿茶酚型单宁,可用来制成红色染料。
Abies excelsa, Lam.(Pinus Abies, Pinus Picea, Picea vulgaris, Link.),即挪威云杉。法语中称为Faux sapin,德语中称为Fichte或Rottanne。它是所谓落叶松提取物的来源,也是奥地利重要的制革原料。其含有的儿茶酚型单宁比例为7-13%,同时还含有大量可发酵的糖分,因此有助于材料膨胀并着色,但无法使材料产生强烈的鞣制效果。英国和斯堪的纳维亚地区的这种树皮的利用率似乎不高。最佳树皮厚度为2-8毫米,表面光滑,内部呈黄色,外部则为红棕色。关于其结构的详细描述,可参阅von Höhnel所著的《Die Gerberinden》第35页。
Abies pectinata,即银冷杉。法语中称为Sapin,德语中称为Edeltanne、Silbertanne或Weisstanne。其应用范围较为有限,且容易与云杉混淆。该树种含有6-15%的铁蓝素型单宁,被用于奥地利的施蒂利亚州和俄罗斯。其外部没有红棕色斑点,而是呈银灰色且表面光滑。(参见von Höhnel所著的《Die Gerberinden》第40页,以及《Gerber》杂志1875年第375页。)
Abies (Pinus, Tsuga) canadensis,即铁杉(见图44)。这是美国主要的制革原料,也是铁杉提取物的来源。其含有的儿茶酚型单宁平均比例为8-10%,不过这一数值会有所变化,有报道称其比例可达18%。

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属于不同物种。在加拿大以及美国的北部和西北部各州分布广泛。老树的树皮主要用于制革和提取物质,其厚度为2-4厘米,表面光滑且呈黄色,而树皮外部则呈灰白色且有着深深的裂纹。树皮中的红色厚层物质含有大量单宁,还有大量的深红色胶质。其结构与内部的黄色活组织并无差异。这种树皮很容易通过其明显的凹状软木层来辨认,这些软木层将几毫米厚的树皮层分隔开来。(冯·赫内尔,同上,第42页。)

图44.[136]——加拿大铁杉(Tsuga canadense)。

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[136] Bastin与Trimble所著的《美国针叶树》,《美国药学杂志》。
白云杉(Abies alba,Picea alba),分布于北美洲。其树木形态及树皮特征与挪威云杉极为相似。
欧洲落叶松(Larix europæa D.C.,Abies或Pinus Larix),又称冷杉。含有9-10%的浅色儿茶酚单宁,性质温和,适合用于处理轻质皮革。在苏格兰,这种单宁常被用于皮革鞣制。
阿勒颇松(Pinus halepensis),是地中海沿岸重要的鞣料来源。从活树上剥下的外层树皮呈深红色,含有约15%的单宁,其性质与铁杉中的单宁类似。该树皮主要在叙利亚岛使用。而只有当树木被砍伐后才能获得的树皮内部肉质部分则被称为Snoubar树皮,其中含有高达25%的浅色单宁。这种树皮呈红棕色,两面都很光滑,仅外表面有类似贝壳的凹陷。所谓“scorza rossa”内部为深红棕色,外部为灰色且表面不规则,通常非常厚,由厚度为1-2毫米的软木层分隔成多层。(Von Höhnel,同上,第44页)从外观上看,这种树与苏格兰冷杉相似。
美洲松(Pinus tæda)、奥地利松(P. Laricio)、地中海松(Pinus maritima)、阿尔卑斯山及蒂罗尔地区的松树(Pinus Cembra),其单宁含量为3-5%;苏格兰冷杉(Pinus sylvestris),其单宁含量为4-5%。印度的长叶松(Pinus longifolia Roxb.)则含有11-14%的单宁。
杜松(Juniperus communis),其树皮在俄罗斯被用作鞣料。
长叶罗汉松与图恩贝格罗汉松,分布于好望角地区,这类木材被称为黄木。
新西兰的毛叶罗汉松,又名Tanekahi、Tarsekahi、Kiri-toa-toa,其单宁含量为30%,与铁结合后可生成绿色黑色染料。塔斯马尼亚的鳞叶罗汉松,其单宁含量为23%。罗汉松属于紫杉科植物。

百合科植物:
海葱(Scilla maritima),其单宁含量为2-24%。这类植物在制药领域更具价值。

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棕榈科植物。

槟榔树,即印度的贝特尔果棕榈。其根部可提取出一种用于制革的鞣料,但价值并不高。

锯叶棕,产于佛罗里达州。(“矮生”锯叶棕则为阿丹松尼亚棕榈。)锯叶棕的根被广泛视为制革材料,用它制成的皮革颜色较浅。目前人们从这种生长于美国南部各州的植物根部提取鞣料,尤其在佛罗里达州东海岸数量较多。这是一种常绿植物,茎部平铺在地面上,由许多粗如烟管的根固定住。叶子呈扇形且有叶脉,直径为两到三英尺。由于其耐旱性极强,即使将叶子靠近茎部剪掉也不会伤害植株,因此它能在其他用途上毫无价值的贫瘠沙地上正常生长。据称,每英亩的平均产量约为10英担,而在气候适宜、土壤肥沃的情况下,每英亩的产量可超过一吨。风干后的叶子中含有约13%的单宁,不过不同化学家测得的数值在5%到20%之间不等,这些差异可能是由于样品中的含水量不同所致。必须用氢氧化钠溶液处理这些叶子,以去除覆盖在叶子表面的光滑硅质层,这样才能便于提取鞣料。提取出鞣料后,剩下的纤维可以用来制造纸张和绳索。由于锯叶棕的供应量很大,很可能会在很大程度上替代 Gambier 棕榈的使用。在美国,这种提取物已经有了相当大的销售量。作者检测过的样本中,鞣料含量在16%到22%之间,还含有几百分比的矿物质,由此制成的皮革质地柔软、颜色良好。该提取物中含有相当数量的普通盐以及钠的有机盐,燃烧后会留下碳酸钠。椰子树,其根部也含有单宁。

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袋鼠树科。

Casuarina equisetifolia L.(laterifolia Lam.);又称雷乌尼昂袋鼠树;在爪哇被称为Tjamara laut;在锡兰则称为Casagha或蒂尼安松。该植物广泛分布于南亚地区,其树皮可用于制革和染色。鞣质与铁结合后会形成蓝黑色物质。还有几种结构与性质极为相似的物种。(冯·霍恩尔)胡珀测得其鞣质含量为11-18%。

杨梅科。

Myrica Gale,又称甜杨梅或沼泽杨梅。
Myrica (Comptonia) asplenifolia,分布于美国,被称为“甜蕨”。它覆盖了密歇根州数百万英亩的土地。其提取物中鞣质含量可达40%,叶子中的鞣质含量为4-5%,根部则为4-6%,具体数值因季节而异(特里姆布尔)。虽然人们对其讨论颇多,但特里姆布尔教授认为它不太可能具有重大价值。
Myrica nagi(印度称Kaiphal),分布于印度,其树皮中含有13-27%的鞣质,同时还含有一种与苏木中的成分相同的色素——杨梅素。用这种物质鞣制的皮革会呈现略带红色的色调,加入苏木后颜色会变得更亮,而用明矾处理则可使皮革变为淡黄色。因此,它有望成为一种有价值的制革材料。[137] 佩金和胡梅尔,《化学学会会刊》,1896年,第1287页。

桦木科。

Alnus glutinosa,即普通桤木。法语称为Aulne,德语称为Erle。其树皮中含有16-20%的铁绿色鞣质,同时还含有大量红色色素;老树皮的鞣质含量则可低至10%。在鞣制过程中及之后,树皮的颜色会逐渐显现出来。单独使用这种树皮时,可得到红色、坚硬但易碎的皮革;但如果加入其他物质如valonia等,就能得到质量较好的皮革。它的主要用途是用于生产火药炭,如果火药未被硝化物取代的话,或许可以从火药厂获得这种树皮。(冯·霍恩尔)
Alnus maritima,即日本的山毛榉;还有A. firma,即Minibari。这两种树的果实中含有25%的鞣质(可产生蓝色),且几乎不含色素。在日本,它们被用于染色和制革。A. nepalensis和A. nitida则用于印度。还有其他几种桤木品种也含有鞣质。

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白桦,又称普通桦树。法语名为Bouleau blanc,德语名为Birke。在苏格兰、挪威、俄罗斯等地,人们会将它的内皮与落叶松一起用于鞣制羊皮。其含有的铁质单宁仅占2-5%,但含有大量可发酵的糖分。桦树皮在鞣制工艺中最重要的用途是用来制造桦树皮焦油,这种焦油能为“俄罗斯”皮革增添香气并使其具有抗虫性(法语名为Youft,德语名为Juchten)。外层树皮由多层软木构成,通常呈白色,其中含有桦木醇的结晶物质,通过蒸馏可得到有香味的油。这种蒸馏属于干馏方式,因此除了真正的精油外还会产生焦油状物质,这些物质最初会使皮革带有强烈的气味,但随着时间的推移这种气味会消失,而“俄罗斯”皮革特有的香气则依然存在。将皮革挂在高温炉中可以加速这一“陈化”过程。如果用蒸汽或石油醚进行蒸馏,那么焦油状物质会被分离出来,而真正能带来香气的物质则留在蒸馏器中(第372页)。

美洲黑桦。将其树皮和枝条与水一起蒸馏后可获得一种精油,这种精油几乎就是纯度的甲基水杨酸酯,可替代冬青油使用,因为两者在化学成分上完全相同。这种精油被用于制作香水以及作为治疗风湿病的药物。人们常常误以为它就是“俄罗斯”皮革香气的来源。实际上,少量冬青油与檀香油的混合物就能呈现出类似“俄罗斯”皮革的香气(第373页)。

壳斗科植物。

欧洲栗子,又称西班牙栗子。法语名为Châtaignier,德语名为Kastanie。它在意大利、法国南部及科西嘉岛地区大量生长,形成了巨大的森林群落。据说其树皮中的单宁含量几乎与橡树相当(高达17%,据de Lof的研究),不过在鞣制工艺中并不常用。其木材中的单宁含量仅为3-6%,但它却是制备珍贵栗子提取物的原料,这种提取物最初被用于染色,后来由Aimé Koch引入鞣制工艺中。即便密度相同,该提取物的单宁含量也会存在很大差异(见第339页),但通常其单宁含量在28%到32%之间。这种单宁与铁反应后会呈现蓝黑色,但它既不同于橡树皮单宁,也不同于五倍子单宁,而似乎是后者的混合物,或是其甲基化衍生物;它与橡木单宁非常相似,甚至难以区分;也有可能与divi单宁相同。

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脱色的栗子提取物有时会与奎布拉乔树及其他材料混合,然后以“橡木”或“橡树皮”提取物的名义出售。使用这种提取物制成的皮革质地坚硬,若用量较大则会有明显的光泽,其颜色比瓦洛尼亚提取物更偏红色。该提取物通常含有大量色素,因此用它来鞣制皮革时,若水中含有石灰成分或皮革去角质处理不彻底,皮革的颜色就会很容易变深。与所有木头提取物一样,它也能快速使皮革着色,先是颜色渗透进去,随后才是鞣制效果;不过据艾特纳所说,单独使用它无法实现完全且稳定的鞣制效果,可能是由于缺乏生成酸性的物质,但与云杉树皮一起使用时效果非常好。在英格兰,它常与瓦洛尼亚提取物、米尔罗巴兰斯提取物及其他材料一起用于制作鞋底皮革。

提取温度越高,提取物中所含的色素相对于单宁的比例就越高,同时其粘度也会增大。如果用冷水溶解该提取物,许多色素将无法溶解,此外鞣制能力也会下降,因为这些色素还能与皮革发生反应。实际上,人们也曾通过将其溶解在硼砂或碱性盐溶液中来用于鞣制皮革。通过改进的生产方法,其中的色素含量已大大降低。

栗子是一种重要的经济作物,其果实是科西嘉岛、撒丁岛以及意大利居民的重要食物来源。

橡树

几乎所有种类的橡树,其树皮中都含有一定量的单宁,木材中也可能含有单宁。大多数橡树都能产生儿茶酚单宁,可能还含有少量鞣花单宁。

欧洲栎,学名Quercus robur。法语称为Chêne,德语称为Eiche。它通常被分为两个亚种:
Quercus pedunculata:这是英格兰、爱尔兰和苏格兰低地地区最常见的橡树。它的橡实呈簇状或穗状,生长在长度为1/6英寸的果梗上,因此德语中才叫Stiel-Eiche。树叶无柄或具短柄。在适宜的生长条件下,它的单宁含量比Q. sessiliflora高约2%,不过这一数据尚存疑问。它是斯拉沃尼亚地区最常见的橡树,也是商业用橡木提取物的主要来源。

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问:Q. sessiliflora,即Ger. Traubeneiche。多生长在丘陵地带,遍布全国各地。橡子成簇地生长在枝条上,或带有极短的柄;叶子的叶柄长度为1/2至1英寸。在英格兰的橡树中,苏塞克斯和汉普郡出产的橡树皮质量最佳,其含单宁量可达12-14%;而坎伯兰郡Wastdale地区所产的橡树皮则含有19%的单宁(Hellon)。据v. Höhnel称,两种橡树品种在其最适宜生长的地方才能产出品质最好的橡树皮。比利时产的橡树皮质量有时可与英格兰产的相媲美,其单宁含量为10-12%。出口的荷兰橡树皮质量较差且未经处理;瑞典产的橡树皮颜色虽鲜艳,但质量很差。橡树皮中含有单宁以及槲皮酸,与铁盐反应后会生成蓝黑色物质;此外可能还含有儿茶酚和焦性没食子酸类物质,但其成分尚未被完全弄清。橡树皮可产生红色酐和鞣花酸;通过盐酸处理也可得到没食子酸,不过在制革厂中并非通过发酵方式获得。这种单宁并非糖苷,但由于橡树皮中还存在果糖,一些研究者因此得出了关于该单宁成分的错误结论。Q. robur的未纯化树皮浸液在与铁盐反应后会呈现蓝黑色,这是因为其中含有色素;而其他大多数橡树的树皮则会产生蓝黑色物质。大部分单宁都存在于树皮的活组织中。树龄超过25年的树木,其树皮中的单宁含量会下降;而再生林中的树皮由于没有老树皮,通常质量更好,且所含色素较少,可发酵的糖分较多。温暖且肥沃的土壤似乎更有利于产出优质橡树皮。新鲜切割下来的树皮颜色越鲜艳,其质量就越好。如果树皮内侧呈深棕色,说明该树皮曾暴露在雨水中,这会降低其强度并影响颜色;不过也有人认为过浅的颜色意味着单宁含量低。白色地衣被认为是树皮质量差的标志,很可能表明该处环境潮湿且不适宜橡树生长。通常在树液开始流动的时期(4月15日至6月15日),也就是芽开始萌发、新的柔软细胞开始生长的时候砍伐橡树,因为此时树皮更容易剥离。法国的实验表明,如果在其他季节砍伐的树木,通过蒸煮处理也可以使其树皮易于剥离,据说这种方法并无实际应用价值。

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单宁会流失。人们使用从森林中的小型锅炉中产生的过热蒸汽来辅助干燥过程。人们会用各种工具将树皮剥下,同时用锤子敲打树枝和有结的地方,使其松动。树被砍倒后必须立即开始剥皮。剥下的树皮会被切成最长三英尺长的碎片,然后放在倾斜的架子上,以便雨水能够尽可能流走,从而实现干燥;但在潮湿的季节里,这些树皮很容易受到损坏。在森林中这样处理过的树皮通常仍含有40-50%的水分,因此需要将其堆放起来或妥善储存,以便进一步干燥。英国产的树皮有时以整块形式出售,有时则被切成约四英寸长的小块;比利时和荷兰产的树皮则一般都是切碎的。比利时产的树皮会经过“净化处理”(不过这些净化后的物质常常又会混回到树皮中),而荷兰产的树皮则不经过此类处理。大多数欧洲产的树皮都含有大量沙子和杂质:比利时树皮中的杂质甚至能产生黑色液体,而且其中的沙子含量如此之高,以至于根本无法燃烧!偶尔也有橡树皮提取物在市场上出售,但除了来自美洲栗橡树Q. prinus的提取物之外,其他的一般都不是真正的优质产品——在阿勒格尼地区,人们已经用这种树皮制出了优质的提取物。那些假冒的提取物往往含有没药属植物和奎布拉乔树的成分。

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图45——土耳其橡树(Quercus cerris)。
橡木中含有的单宁比例非常低,仅为2-4%左右。这种单宁与栗子中的单宁几乎相同,但与橡树皮中的单宁不同。de Lof称,在老心材中该比例可达到9-14%,不过这一说法值得怀疑。橡木内部的单宁会长期保留下来。据de Lof所述,公元前55年在美因茨建造的一座罗马桥的木材,在公元1881年时仍含有2.14%的单宁。毫无疑问,有许多仿制橡木提取物实际上是由栗子木制成的。遗憾的是,目前还没有十分可靠的办法来区分它们。不过,橡树皮提取物与橡木提取物有所不同:用溴水处理时,前者会立即产生沉淀物,即便在稀释溶液中也是如此;而橡木提取物则需经过长时间反应才会产生棕色沉淀物。溴水沉淀法

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这是儿茶酚单宁的普遍特性,因此,将廉价的儿茶酚单宁——奎布拉乔单宁与栗子单宁混合使用,就能在这一点上模拟橡树皮的效果。如果在试管中用浓硫酸处理几滴不含单宁的溶液,或是含有奎布拉乔单宁或其他儿茶酚单宁的提取物的酒精萃取物,就会产生深红色,尤其是在酸液表面;而用水稀释后,该颜色仍为粉红色。而对于真正的橡木来说,其衍生物只会产生黄色或棕色(J. Hughes)。这一检测方法非常灵敏。另一个区别在于,树皮提取物中含有微量的锰,但这一特征并不可靠,因为许多木材提取物中也含有锰,这些锰很可能来自与木材一同使用的树枝和树皮。目前,斯拉沃尼亚地区大规模生产橡木提取物,它被皮革鞣制商用来增强鞣液的强度。此外,这种提取物还被用于在鞣制后将皮革的重量增加,方法是将其涂抹在皮革的肌理面上。所有优质的橡木提取物生产商都会根据分析和颜色测定结果来销售产品;优质的斯拉沃尼亚橡木提取物通常含有26-28%的鞣质,当在1厘米的比色皿中测量含1/2%鞣质的溶液时,其红色指数为4-5度,黄色指数为20-25度。有关浓缩提取物制造方法的详细信息,请参见第337页。

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图46——软木橡树(Quercus suber)。
Q. cerris,土耳其橡树。德语称Zerreiche。常见于南欧,是一种优良的树木,但其树皮质量不如Q. robur。见图45。
Q. pubescens。法语称Chêne velu;德语称Weiss-或Schwarzeiche。分布于山区以及南欧的某些地区,其品质与Q. robur相当。
Q. ilex,常绿橡树。法语称Chêne vert、Chêne yeuse;德语称Grüneiche、Steineiche;西班牙语和意大利语称Encina。分布于南欧和阿尔及利亚。据说其单宁含量高于普通橡树,可提取5-11%的深色单宁,非常适合用于制作鞋面皮革。其树皮表面光滑无裂痕,断裂时断口较短。

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问:Suber,即软木橡树。法语称为Chêne liège;意大利语称为Sughero、Suvero。(见图46、47。)其外层树皮为软木,内层树皮中含有12-15%的单宁,颜色比普通橡树的更深。这类树木最初产生的软木质地不均匀,会被作为“原始软木”出售,用于制作蕨类植物培养基等。在剥去初始产生的软木后,后续生长的软木质地更为均匀,可被用于实际用途;而用于制革的树皮则只有在其被砍伐后才能获得。该树的树皮表面粗糙,两侧颜色较浅,厚度约为1厘米;内层结构与普通橡树相似,但沟纹更为明显。这种树主要生长在地中海沿岸,过去在爱尔兰也有大量种植。

图47——软木橡树的横截面,显示了软木、内层树皮以及木质部分。

问:Q. pseudosuber,即非洲橡树。法语称为Chêne faux liège。产自阿尔及利亚。其强度并不比英国橡树高,但所含色素较多,因此能更快穿透皮革。其树皮非常厚。

问:Q. Mirbecki。法语称为Chêne Zeen。产自阿尔及利亚。生长速度较快。其树皮中含有8%的单宁。

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问:Tozæ。学名:Chêne tauzin。分布于比利牛斯山及法国南部。其树皮中含有14%的单宁。
问:Q. coccifera,即朱砂橡树。学名:Kermes、Garouille(见图48)。分布于南欧和阿尔及利亚。其根皮被称为“rusque”或“garouille”,所含单宁含量为10-18%,而树干上的树皮单宁含量则不超过11%。这种树是朱砂虫的栖息地,在胭脂虫被引入之前,人们就用它来提取红色染料。Garouille主要在法国南部使用,可制成质地坚硬的皮革,但这种皮革带有难闻的气味,颜色为深棕色。
图48——朱砂橡树(Quercus coccifera)。

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问:Ægilops(可能还包括其他物种——Q. macrolepis、græca、Ungeri、coccifera),分布于瓦洛尼亚地区。法语中称Valonée;德语中称Valonea、Ackerdoppen、Orientalische Knoppern。Smyrna品种的单宁含量可高达40%,希腊品种为19-30%,Candia valonias品种的单宁含量可达41%,而Caramanian品种(很可能并非Q. Ägilops)的单宁含量为17-22%。这些单宁主要属于邻苯二酚衍生物,与铁反应后会生成蓝黑色物质;与溴水反应则不会产生沉淀物;同时还会生成大量由鞣花酸构成的沉淀物。

图49——瓦洛尼亚橡树(Q. Ägilops)。

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问:据称,Ægilops(图49)在莫雷亚、鲁梅利亚、希腊群岛、小亚细亚和巴勒斯坦的高地地区最为常见;而macrolepis则在希腊的许多地方形成了大片森林,尤其是在泰格托斯山的较低坡地上。在小亚细亚,这种植物的果实会在7月至8月间成熟,此时人们会敲打树木,让橡子掉落在地上风干。之后这些橡子会被收集起来,用骆驼运送到城镇中的仓库中,再通过骆驼或铁路运往士麦那。在士麦那,这些橡子会被堆放在5到6英尺深、通风良好的仓库里,让其发酵并受热数周。此时,含鞣质很少的橡子会收缩并从果壳中脱落,随后被用来喂养猪。不过这种发酵过程存在风险,如果过度进行,果壳就会变成深色并受损。橡子中含有相当数量的可发酵糖分。

当准备出口时,人们会手工挑选出优质的橡子——最大最优质的那些会被送往的里雅斯特,次一等的则被送往英国,其余的则也被大量运往英国。虽然“Inglese”品质不如那些经过精心挑选的优质橡子,但其价格更低,且产生的鞣质含量也与前者相当。1887年,士麦那向英国出口了约23,000吨此类橡子,另外还向奥地利、德国和意大利等国出口了16,000吨。据记载,小亚细亚地区的最大产量为70,000吨,希腊则为14,000吨,但实际平均产量远低于此数。

橡子的果肉所含的鞣质比果壳多得多,有时甚至超过40%。它通常会以相同或更低的价格单独出售,在士麦那,它被称为tirnac(意大利语为trillo)。在希腊,人们会在果壳尚未成熟、仍包裹着橡子的时候采集最优质的橡子,这类橡子被称为chamada(意大利语为camata和camatina)。这类橡子的颜色极为出色,鞣质含量也很高,主要用于染色行业,但在那些对颜色有较高要求的制革行业中也有应用价值。在camatina品种中,橡子完全被果壳包裹,而在camata品种中,橡子则部分暴露在外。

下一个品质的橡子是rhabdisto,这类橡子是在9月至10月间用棍棒敲打下来的(因此得名)。初雨过后,这些橡子会掉落并变黑,被称为charcala。这类橡子所含的鞣质很少,一般不会被采集。

有时,valonia橡子会受到一种类似蜜露的病害侵袭,这种病害可能是由蚜虫引起的,会导致橡子变得非常粘稠,也可能更容易受到高温的影响,不过这并不会损害其用于制革的性能。

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颜色越浅,重量越重,胡须的鳞片越厚,通常品质就越好,不过分析才是最可靠的依据。卡拉马尼安瓦洛尼亚的质量则相当差。瓦洛尼亚中所含的单宁特别适合用于制作鞋底皮革。它会产生大量沉淀物;若用作涂层材料,能使皮革变得坚固紧密,但会使皮革的纹理变得粗糙,难以加工。与甘比尔及其他材料混合使用时,它是处理皮革的绝佳鞣剂,而且只要管理得当,几乎不会产生沉淀物(参见第231页)。Q. infectoria(图50)是“土耳其”瘤或阿勒颇瘤的成因。这类瘤是由昆虫引起的,主要是属于Cynips属的虫类或瘤蜂,它们将卵产在植物的不同部位,从而导致芽、叶或其他部位的异常生长。

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图50——瘿橡树(Q. infectoria)。
阿勒颇瘿瘤形成于橡树的幼枝上,最好在害虫尚未飞出之前采集,此时瘿瘤中含有的单宁酸比例可高达50%至60%。一旦害虫发育并飞出,瘿瘤就会被刺穿,重量也会大幅减轻,且结构更加多孔。这类瘿瘤以及半叶漆树的瘿瘤是商业用单宁的主要来源。
Q. infectoria还会产生类似苹果的大型瘿瘤,被称为“所多玛的苹果”或“rove”,这类瘿瘤是由另一种害虫引起的。将这种瘿瘤碾碎后可用作制革材料,其单宁酸含量为24%至34%。

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英国橡树上有几种不同的虫瘿及橡实类物质,但它们似乎并不具备很高的制革价值。

图51——栗色橡树(Q. prinus)。

“Knoppern”是一种生长在各种橡树未成熟橡子上的虫瘿,主要见于匈牙利的Q. Cerris品种。过去,由于这类虫瘿中含有高达35%的单宁酸,因此被广泛用于制革。如今,这类虫瘿已变得较为稀少,大多被另一种名为“valonia”的物质所取代,后者有时也被称作“东方型Knoppern”。与所有纯单宁酸类材料一样,这类物质制成的皮革质地柔软且多孔,不适合用于制作鞋底皮革,这一特点促使奥地利人采用干燥处理方式。

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在高温高湿的炉子中对皮革进行熏制,会使其变得坚硬且易碎。
中国和日本的虫胶是由蚜虫在某种漆树上活动所产生的,关于这一点我们将在讨论漆树(Rhus)时再次提及。
Djaft、dchift、jift或jaft似乎是一种源自东方的材料,据称来源于库尔德斯坦的一种橡树。它呈深红色,其来源不明;具有很强的收敛性,能形成深色的单宁物质;若将其液体洒出,会因某种结晶作用而变白。该材料含有大量单宁。它在市场上出现得并不频繁,作者希望能获得更多样本以及有关其来源的详细信息。他曾成功使用过6到7吨这种材料来处理鹿皮。也有人认为它源自与金合欢属植物相关的灌木(见第286页)。
美国最重要的橡树包括Q. prinus(即栗色橡树或山橡树),也就是图51中所展示的那种橡树。它的强度与我们这里的橡树相当,树皮非常厚,其浸出液在氨气存在下会发出强烈的荧光。它是提取栗色橡树提取物的重要原料,也是美国最重要的用于制革的橡树树皮。
Q. alba,即“白橡树”,可能是美国分布最广、数量最多的橡树种类,其与欧洲的Q. robur极为相似。
Q. tinctoria或nigra,即黑橡树或Quercitron橡树。作为制革材料来说效果较差,但可用于染色黄色,也可用来调整铁杉单宁的颜色。其所含的槲皮素与福斯蒂克树中的槲皮素类似,与明矾及锡媒染剂一起使用时可生成黄色染料。
Trimble[138]提供了大量关于美国橡树及其他制革材料的资料。
[138]《单宁》,第二卷,Lippincott出版社,费城,1894年。
印度重要的橡树有Q. glauca、Q. lamellosa和Q. incana;据说后一种橡树的树皮中含有22%的单宁。
杨柳科植物:各种杨树的树皮,尤其是Salix arenaria和Russeliana,被用于俄罗斯的制革业以及丹麦手套皮革的加工。有些杨树所含的铁蓝色单宁含量可达12-14%。这些单宁会给皮革带来独特的味道,但与桦树焦油的味道不同,属于典型的俄罗斯风味。

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皮革的制成需要这两种物质的共同作用。在许多情况下,树皮会被剥掉。用于制作篮子的材料通常是柳枝。在约克郡学院的皮革工业实验室中,某种俄罗斯柳树(具体品种不详)的细树皮或小枝条经检测后,其单宁含量为9.5%;显然,作为优质皮革的鞣制材料,柳树皮值得更多关注。在法国,沙柳被用来制作手套用皮革,但其性能不如石柳。杨树也属于同一植物目,也被用于鞣制,不过其树皮中的单宁含量最多仅为2-3%。

蓼科植物,如红车轴草。

该科的大多数植物都含有单宁。红车轴草、苦车轴草、野酸模等都属于此类植物。它们多生长在墨西哥和德克萨斯州的沙质冲积平原上,外形与大黄颇为相似。其块根类似大丽花的块根,风干后含有25-30%的儿茶酚单宁,这种单宁可能与含羞草中的单宁类似。未风干的根茎中水分含量约为68%,单宁含量仅为8%。如果将根茎切成薄片并迅速风干,就能使皮革呈现明亮的橙色,而且据说还能增加皮革的重量与硬度,因此特别适合用于轻型皮革及马具皮革的再鞣制与加工。除了单宁之外,这种植物的根茎还含有黄色色素以及约8%的淀粉,这些淀粉颗粒的形状和大小差异很大,但大多呈椭圆形或长形。在充分清洗或用稀硫酸处理之前,这些淀粉颗粒不会轻易被碘染色。淀粉和单宁都存在于体积较大且壁较薄的细胞中,低温下即可轻松提取出这些成分。过高的温度会导致淀粉糊化,从而使得提取出的颜色变深。最佳的提取温度为30℃至50℃之间(详见第348页)。

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图52——Canaigre(Rumex hymenosepalum)。出自T. Christy所著的《新商业药物与植物》一书。
这种植物的根最好通过块茎或包含根冠部分的植株来培育,因为其种子产量很低。沙质土壤、且容易受到洪水或灌溉影响的地区最适宜其生长。在加利福尼亚州和亚利桑那州,随着冬季雨水的降临,这种植物会在10月或11月开始生长,大约在1月底开花;叶片则在5月枯萎,而根部在夏季处于休眠状态。收获根部的时间并不重要,其单宁含量似乎会在第二年之前持续上升,之后则颜色会变深并逐渐变质。

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收获的作物应被切成薄片,然后在低温下迅速烘干;或者更好的是直接将其转化为提取物。新墨西哥州德明市已经大规模采用了这种处理方式。提取后的残渣在美洲被用作牛饲料;无疑也可用于酒精的生产。

种植应在秋季进行,以行状种植,行距约为30英寸,每株植物之间的间距为10英寸。用作“种子”的根茎应埋在土中或储存在干燥的沙子中。在正常的生长季节里,每英亩的产量可达10吨。

参考文献:美国农业部长报告,1878年,第119页及以后;Trimble,《美国药学杂志》,1889年,第395页;Canaigre,亚利桑那州农业试验站公报,第7号,1893年;“Canaigre或Tanner’s Dock”,加利福尼亚大学伯克利分校公报,第105号,1893年;Trimble和Peacock,《费城》,1893年;V. Schroeder为德国皮革行业协会撰写的报告,1894年;E. Andrieis,《都灵》,1899年。

Rumex maritima,又称maritimus。分布于中欧、英格兰和爱尔兰。据de Lof称,这种植物也存在于加利福尼亚州,当地印第安人用它来制革;但他很可能将其与canaigre混淆了。de Lof发现,这种植物的根在潮湿状态下含有6%的单宁,干燥后则含量上升至22%,此外还含有淀粉以及一种与苹果酸相关的酸类物质。

几种英国的栎树也含有单宁;笔者曾见到用栎树根(很可能是R. aquaticus)鞣制的皮革样本,虽然已有多年历史,但依然柔软且质地紧密,品质极佳。

Polygonum amphibium。据说在密苏里河下游有数千英亩的面积生长着这种植物。其根茎中含有22%的单宁,枝条中的单宁含量则为17%。Polygonum amphibium是英国和欧洲常见的植物,开粉色花朵,多生长在沼泽和池塘中。很可能这就是Fraas所分析过的那种植物,他测得其单宁含量为20-26%。

Polygonum Bistorta。常见于英格兰的潮湿地区。在坎伯兰地区,这种植物被称为“复活节巨人”,其嫩叶被用来制作草本布丁。Fraas发现其根茎中的单宁含量为16-21%。

还有其他一些物种也含有大量单宁。Perkin在原产于印度和中国的P. cuspidatum中发现了红色色素,这种植物常作为观叶植物种植在花园中(《化学学会杂志》,1895年,第1084页)。P. tinctorium在中国和日本被用作靛蓝的原料。

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西印度葡萄树,又称西印度海葡萄;是西印度奎诺树的来源。全株富含单宁。

樟科。

梨树,或称月桂树。其树皮在智利被用于鞣制瓦尔迪维亚皮革。(据阿拉塔所述,即苦月桂树。)这种树高25-30英尺,树干周长约为2英尺。树皮表面粗糙,呈白色,具有芳香的气味和味道,质地易碎且易于研磨,其中含有17-19%的儿茶酚型没食子酸单宁以及绿色铁盐(《化学学会杂志》,1881年,第600页)。在瓦尔迪维亚及其周边地区,每年约有6万张生皮使用这种树皮进行鞣制,这些皮革大多被运往汉堡。经过鞣制后的皮革较厚,鞣制程度不够彻底,颜色较浅,质地柔软且多孔。

梅耶梨树与肺状月桂树。据说也在智利被使用。

檀香科。

压缩奥斯里斯树(又称压缩福萨努斯树、压缩科尔波恩树、科尔波恩泰西乌姆树),俗称“好望角苏木”“普鲁伊姆树皮”,产自好望角地区。其叶片中含有约23%的单宁,可作为苏木的优质替代品;不过其单宁成分与苏木不同,属于儿茶酚类,与甘比尔单宁相似。

乔木型压缩奥斯里斯树,产于北印度。其叶片富含单宁。

尖叶福萨努斯树(又称尖叶檀香树),产于澳大利亚。其单宁含量为18-19%,颜色较深。

柏树形外果皮树,产于澳大利亚。其树皮中含有15%的单宁。

大花卫矛科。

大花卫矛,又名刺叶大花卫矛,产于阿尔及利亚。被用于染色和鞣制皮革。

山龙眼科。

锯齿班克西亚树,又称石南忍冬,产于澳大利亚。经检测,其样本中的单宁含量为11%;据梅登的研究,这一数值可达到23%。

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Banksia integrifolia,分布于昆士兰。其树皮中含有11%的单宁。
Grevillia striata,分布于澳大利亚。其树皮中含有18%的单宁。
Leucospermum conocarpum,又称Kruppelboom或Knotted Tree,分布于好望角地区。据de Lof称,其树皮中含有22%的单宁;但作者检测的样本中单宁含量为10.9%。
Protea mellifera,又称Sugarbush或Suikerbosch,也分布于好望角地区。据de Lof称,其树皮中含有25%的单宁;而Palmer检测的结果为18.8%,Procter的检测结果为15.6%。
Protea grandiflora,又称Waagenboom,同样分布于好望角地区。据de Lof称,其树皮中含有25%的单宁;Palmer的检测结果为15.9%,Procter的检测结果为15.6%。
Protea speciosa,分布于好望角地区。
Leucadendron argenteum,又称Silver Tree、Silverboom或Witteboom,也分布于好望角地区。据de Lof称,其树皮中含有16%的单宁;但作者检测的样本中单宁含量为9.2%。
Brabium stellatifolium,又称Wilde Amandelboom或Wild Almond。

铅叶植物科。
Plumbago Europea,又称Leadwort,学名Dentelaire。这是一种在英国作为园艺植物栽培的植物,原产于法国;其根皮中含有大量单宁。
Statice coriaria,又称Marsh Rosemary,分布于俄罗斯南部。其根的长度可达3米,直径为2-12厘米;卡尔梅克人用它来鞣制羊皮;其树皮中含有22%的单宁(据de Lof所述)。
Statice limonum,又称Sea Lavender,分布于欧洲和美洲的沿海及盐沼地带。其单宁含量高于Statice coriaria;在法国、西班牙和葡萄牙有应用。
还有其他几种植物也含有单宁。这些植物与“Thrift”(Armeria)属植物有亲缘关系。

金虎尾科。
Byrsonima spicata,分布于安的列斯群岛,被称为“Tamwood”。
Byrsonima coriacea,分布于牙买加,被称为“Golden Spoon”。
Byrsonima chrysophylla等。
Malpighia punicifolia,分布于尼加拉瓜,被称为“Nancite”或“Mangrutta”。其树皮中含有20-30%的浅色单宁。

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远志科。

Krameria triandria,又称Rhatany,产于秘鲁。其根可入药,据称含有40%的单宁。Wittstein在作为根部唯一有效成分的根皮中仅检测到20%的铁绿色儿茶酚-邻羟基苯酚类单宁,这类单宁与苦艾中的单宁类似。

腰果科。

Loxopteryngium Lorenzii,又称Span. Quebracho colorado,产于南美洲,尤其是阿根廷共和国。格兰查科地区的木材中所含的单宁比例最高。这类木材平均含有约20%的红色、难溶的单宁,可用于制革;此外还含有儿茶酚和邻羟基苯酚。该单宁在水中的溶解度很低,因此只能用于稀释后的溶液中,但它具有很强的收敛性,能制成质地坚硬、呈红色的皮革。这种木材还含有一种儿茶素以及一种名为fustin的着色物质,其与“年轻软木”中的着色物质相同。这种木材被进口到英国,更多则是被运往勒阿弗尔和汉堡,然后在当地像红木一样被加工成小块,直接用于制革或提取单宁。用它制成的皮革成本很低;与明矾一起使用时则可呈现黄色。其提取物通常会形成黄褐色且浑浊的溶液。如今,许多腰果提取物通过碱或亚硫酸盐处理后已可实现完全溶解(参见第338页)。

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[139] 参见P. Arata在《Journ. Chem. Soc.》1878年A卷第986页、1881年A卷第1152页上的文章,以及Perkin和Gunnell在《Trans. Chem. Soc.》1896年第1303页上的文章。
“Quebracho”意为“断斧木”,因此被用来指代各种硬质木材。其比重为1.27–1.38,故会沉入水中。
Pistacia lentiscus,在意大利语中称为Pistacio,在法语中称为Lentisque。分布于西西里岛、塞浦路斯和阿尔及利亚。其叶片呈桃金娘状,含有12–19%的儿茶酚单宁,常被用于掺假苏木。用这种物质掺过的苏木制成的皮革在光照和空气中会变暗变红,因此其在很多情况下的使用实际上是有害的。在塞浦路斯和东方地区,它被称为“Skens”;在意大利语中称为Schinia,在法语中称为Poudre de Lentisque;在英国则常被称为塞浦路斯苏木。(参见第272页。)
P. orientalis、terebinthus、vera等,分布于印度和地中海地区。这些植物会产生各种蚜虫虫瘿,其中含有30–40%的单宁。作者的实验室最近对来自印度的Pistacia vera的虫瘿样本进行了检测,该样本中含有30%的浅色单宁。
Schinus molle,在布宜诺斯艾利斯地区有分布。仅其叶片被利用,据说含有19%的单宁。
S. Aroeira,分布于巴西。据说含有14%的单宁。
Rhus coriaria,即西西里苏木。在意大利语中称为Somacco。(见图53。)这是一种灌木,其叶片和小枝会被用作材料。

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图53——西西里漆树(Rhus coriaria)。
这种植物主要通过老植株的侧芽进行繁殖,早春时将侧芽按约两英尺的间距栽种,然后将其修剪至6-8英寸高。植株在种植后的第二年开始结果,但其品质不如更成熟的植株。采收方式要么是修剪枝条,要么是手工采摘叶片;若是手工采摘,则需在冬季对植株进行修剪。叶片可在田间或铺有遮盖物的打谷场上晾干,之后再通过敲打的方式将叶片与茎分离。部分叶片会以“叶片”或“成捆漆树叶”的形式出口,但大部分则会被磨成细粉。经过处理的漆树粉会经过筛分,去除其中可能含有的铁质灰尘和沙粒。帕勒莫及其周边地区的“Mascolino”品种是品质最好的漆树;而“feminella”品种则来自其他地区,品质较差,通常用于混合使用。不同品种的漆树其市场价值也有所不同。

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用于打包的苏木:2.5
用于研磨的苏木:2.3
从一岁大的植株中提取的苏木:1.5
秋季采集的树枝末端所获得的苏木:1.0

为将这些不同品质的苏木制成可供使用的成品,需用与橄榄压碎机类似的设备进行研磨——即由两个大型石轮在圆形轨道上依次旋转来完成研磨过程,其结构与西班牙或墨西哥的研磨机类似。经过研磨后的苏木会通过筛子,将细小的颗粒与粗大的颗粒分开。

当苏木叶经过初次研磨后,那些仍较粗大的部分会被再次研磨,然后与已研磨好的部分混合在一起。那些仍未被完全研磨的残渣被称为“peduzzo”,这些残渣会被筛分,其中较粗且无法继续研磨的部分会被用作燃料,而较细的部分则与那些已经部分研磨过的带叶小枝条一起再次研磨。

巴勒莫是苏木贸易的中心地。通常,中间商会从小型种植者手中购买苏木,然后等待市场条件合适时再出售。价格是以42.5分/79.342公斤为单位的塔里币来表示的,但这种计价方式在西西里岛也已不再使用,现在需要以里拉或法郎以及公斤来表示价格。因此,1塔里币相当于100公斤苏木的0.53565里拉。

1894年时,工厂收购苏木的价格为:mascolino品种每公斤约41-42塔里币,femminello品种每公斤约37-38塔里币,brusca品种每公斤约14-18塔里币,stinco品种每公斤约10塔里币;当时1里拉约合9便士。[140]

[140] 参见《邱园公报》第107期,第293-296页。

苏木已被引入澳大利亚,据说在威梅拉地区的干燥平原上生长得很好。苏木中常常含有大量沙子,有时还有磁铁矿颗粒,这些颗粒会导致黑色污渍,可以用磁铁将其吸出;它们在稀盐酸中会溶解,形成黄色溶液,且不会产生氢气。金属铁也会被磁铁吸引,它在盐酸中会剧烈反应并溶解,形成无色或绿色的溶液。优质的苏木至少含有25-27%的单宁。作者曾分析过一些纯度极高的样本,发现其中单宁含量高达32%,这些单宁主要是没食子单宁,还含有一些鞣花单宁,以及一种与Myrica nagi中的色素相同的物质(见第250页),这种色素在加入氧化铝和锡作为媒染剂后会呈现黄色,且易受光线影响而褪色。

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苏木是最佳的鞣制材料,因其能带来淡色且质地柔软的皮革,因此被用于制作浅色皮革,如摩洛哥皮、花斑皮等。同时,它还能用来提亮那些颜色较深的皮革,比如含羞草皮、甘比尔皮——这些皮革的着色物质似乎可以被苏木液溶解。在艺术协会关于书籍装订用皮革的报告[141]中,有大量证据表明,用苏木鞣制的皮革比其他任何鞣制方法所得的皮革更耐光和气体侵蚀,也不易腐烂。[141]《艺术协会杂志》,1901年,第14页。

苏木常常会被掺入以下植物的叶片或枝条:扁叶开心果(“schinia”或“skens”)、桃金娘科的Coriaria myrtifolia(“stinco”)、非洲柽柳(“brusca”)、鹅掌楸、葡萄藤的叶子,以及漆树科的其他一些植物。不过,其中使用最广泛的还是扁叶开心果。扁叶开心果、桃金娘科植物以及非洲柽柳都含有相当量的单宁,但含量低于纯苏木,且化学成分也有所不同。检测这些掺假物的最有效方法是显微镜检查,因为各种化学检测方法都并不十分可靠。不过,由于许多掺入物中含有儿茶酚类单宁,而苏木中的单宁则是纯没食子醇衍生物,因此休斯提出的通过浓硫酸反应来检测橡木中是否存在奎布拉乔树的方法(第296页)或许能起到作用。此外,如果用溴水处理后苏木浸液变得浑浊,那无疑就值得高度怀疑了。

图三

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光叶水龙骨科植物。桃金娘叶紫檀属植物。

扁叶柯属植物。欧洲漆树。

图版四。

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Pistacia lentiscus。Rhus metopium。
Rhus coriaria。Tamarix Africana。
关于漆树及其掺假品的组织微观结构的最重要研究是由安德烈亚施完成的,当时他在重病后期不得不在西西里岛过冬。[142]他的研究成果非常值得深入研究,可惜此处无法对其进行有效的提炼总结。作者的实验室中也进行了非常有价值的研究,研究者们为这项研究做出了贡献。

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M. C. Lamb和W. H. Harrison在关于叶表皮的处理与检测方法方面进行了研究,这些方法使得识别混合物变得相对容易。如需详细信息,须查阅原文;不过,如果将可疑的苏木样本用浓硝酸轻轻加热几分钟,其较为脆弱的叶结构就会被完全破坏。经过清洗并用碳酸钠中和处理后,那些常见掺假植物——如“schinia”(Pistacia lentiscus)、“stinco”(Coriaria myrtifolia)、“brusca”(Tamarix africana)以及Ailantus glandulosa——的坚硬叶表皮则不会受到损伤,从而可以轻松被识别出来。对叶表皮进行染色还能进一步简化检测过程,沙黄、酸性绿、俾斯麦棕和萘酚黄都是适合用于此目的的染料。Lamb先生所拍摄的叶表皮照片见图III和图IV;不过,如果可能的话,还是直接将可疑样本与已知的掺假植物标本进行比较最为可靠。[142]《西西里的苏木及其假冒品》,维也纳,1898年。[143]《苏木及其掺假品的显微镜检测》,《染色师与着色师协会杂志》,1899年3月。

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图54——美洲漆树(Rhus glabra)。
R. glabra分布于美国南部各州(见图54)。在美国,它被广泛用作西西里漆树的替代品。已故的特里姆布尔教授采集的一个样本经皮革工业实验室分析后显示,其中含有25%的单宁,用其制成的皮革颜色比用西西里漆树制成的皮革深得多。
R. typhina,又称“鹿角漆树”或弗吉尼亚漆树,其单宁含量为10-18%;来自同一来源的另一个样本的单宁含量为13%。
R. cotonoides也产于美国,对其样本的分析结果显示其单宁含量为21%,用它制成的皮革颜色与用R. glabra制成的皮革几乎相同。
在美国还存在着其他种类的漆树:R. semialata(单宁含量为5%);R. aromatica(单宁含量为13%);R. metopium(单宁含量为8%);还有R. copallina、R. pumila、R. canadensis等。R. toxicodendron则是众所周知的“毒葛”,是一种攀缘植物,接触后会引发严重的皮肤过敏反应。
在美国,R. glabra和R. copallina是最适合大规模种植的品种。在弗吉尼亚州,当地人会采集这些植物的叶子并加以加工,然后出售给制革厂进行进一步处理。由于他们追求的是以最低成本获得尽可能多的产品,因此很少关注产品的质量或采集方式。那些比较精明的原材料供应商会建议采集者注意以下几点:为确保单宁含量达到最高,应在叶子充满汁液、尚未变红、开始枯萎或受到霜冻影响之前将其采集下来。可以将带叶的枝条剪下,或者直接剪断整个茎干,让叶子自然枯萎后再送到干燥处;但必须注意避免叶子被阳光灼伤或漂白。叶子枯萎后应被放到有遮盖的地方,摊开在架子上晾干,同时要避免将大量叶子堆放在一处,以免因过热和发酵而影响产品质量。漆树叶片在上市前至少需要在干燥处放置一个月;如果天气恶劣,所需时间可能会更长。当准备好包装运输时,叶片应当完全干燥且非常易碎,否则在仓库中可能会因受热和发酵而受损。
购买用于制革的漆树叶片的人主要依据叶片的颜色来判断其价值;因此,在叶片准备好出售时……

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在市场上,这种植物的叶子呈鲜绿色,这表明它们在采摘后没有受到雨水的侵蚀,也在干燥过程中没有受到高温的影响。有霉味或外观异常的叶子会被剔除。弗吉尼亚地区的产量可达7000至8000吨,采摘时间可在7月1日至霜冻出现之前的任何时候。欧洲产与美洲产的产品在价值上存在显著差异:后者中的单宁酸含量通常低于前者,而制革商和染工更青睐前者。使用西西里岛产的漆树可以制成最优质的白色皮革,而使用美洲产的漆树则会使皮革呈现令人不悦的黄色或深色,这显然是由于美洲品种中某种着色物质的含量高于西西里岛品种。通过用明胶溶液处理漆树提取物来检测其中是否存在着色物质,得到了以下结果:弗吉尼亚地区、混合品种、6月采摘的样本会生成近乎白色的沉淀物;同地区、7月采摘的样本则生成明显的黄白色沉淀物;R. copallina品种、8月采摘的样本生成污黄色的沉淀物;R. glabra品种同样在8月采摘时也会生成非常污白色的沉淀物;弗雷德里克斯堡地区的混合品种则生成污黄色的沉淀物;西西里岛产的品种则生成略带黄白色的沉淀物。因此,若要制作白色或浅色皮革,应在6月采摘;而若要制作深色皮革,或进行深色染色及印花,且轻微的黄色不会带来不良影响的话,可在7月采摘。显然,无论出于何种目的,8月1日之后采摘的漆树品质都较差。关于不同季节采摘的漆树所含单宁酸百分比的实验结果显示:弗吉尼亚地区、混合品种、6月采摘的样本单宁酸含量为22.75%;同地区、7月采摘的样本则为27.38%;R. glabra品种、8月采摘的样本单宁酸含量为23.56%;R. copallina品种的同一时期采摘样本单宁酸含量为16.99%;西西里岛产的R. coriaria品种则单宁酸含量为24.27%。由此可见,为获得尽可能多的单宁酸,应在7月采摘漆树,但叶片中的着色物质会对产品的质量产生重要影响。位于茎顶端的叶片,其单宁酸含量始终高于其他部位的叶片。

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在植物生长过程中,随着年龄的增长,这种酸的浓度会逐渐降低。用于研磨漆树的机器由一个直径为15英尺的厚重实心圆形木制平台构成,平台边缘有深几英寸、宽1英尺的凹槽,用于盛放研磨后的漆树粉末;此外还有两个边缘滚筒,每个重量约为2500磅,直径为5-6英尺,滚筒上密布着铁制或木制的锯齿。在欧洲以及美国南部的一些地区,人们仍然使用安装在石制平台上的石块来研磨漆树,而筛分工作则通常由手工完成。

图55——威尼斯漆树(Rhus cotinus)。

R. cotinus,即威尼斯漆树。法语称为Arbre à perruques,德语称为Perrukenstrauch(见图55)。与其说它是一种用于制革的材料,不如说它更适合作为染色剂。它的枝条和木材中含有大量色素成分——槲皮素,这种物质与锡和氧化铝等媒染剂一起使用时可以染出鲜艳的黄色;它与R. coriaria中所含的杨梅素非常相似,但并非完全相同。[144]

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这种植物被称为土耳其苏木或威尼斯苏木,其叶片中含有约17%的单宁,因此被用于制革。[144] Perkin和Allen,《化学学会会刊》,1896年,第1299页。

R. pentaphylla,又称“Tezera”,生长在阿尔及利亚,阿拉伯人用它来鞣制山羊皮。R. Thunbergii则生长在好望角地区。作者的实验室对这种植物的树皮进行了分析,结果显示其中含有28%的鞣质。这是一种价值很高的鞣料,呈红色,其单宁属于儿茶酚类。还有其他几种漆树属植物也被用于制革。R. semialata能产生中国苏木和日本苏木,这些物质中含有的没食子单宁酸含量可高达70%。这类物质并非由苍蝇造成,而是由蚜虫侵害所形成的,与腰果属植物中的情况类似。[145] 蚜虫在那些又大且壁薄的虫瘿内度过无性繁殖阶段。在美国苏木上也能发现类似的蚜虫虫瘿。约克郡学院对这种植物的叶片进行检测后,发现其中仅含有5%的单宁。[145] 参见Flückiger和Hanbury所著的《药典》。

芒果树广泛分布于热带地区。其树皮和叶片富含单宁,与铁结合后会形成蓝绿色物质。

鼠李科植物。

Coriaria myrtifolia,即法国苏木(共有四种类型:fauvis、douzère、redoul或redon以及pudis)。这是一种生长在法国南部的有毒灌木;其叶片可用于制革,也会以“stinco”为名作为苏木的替代品使用,其中含有约15%的单宁。(参见第272页。)Coriaria ruscifolia的树皮,也就是新西兰的tutu,其中含有16-17%的单宁。其他一些鼠李科植物也值得研究,因为它们也含有大量单宁。

茜草科植物。

Rubia,即茜草,与锦葵属植物有亲缘关系,而锦葵属植物几乎是该科在英格兰地区的唯一代表。咖啡树和金鸡纳树则是该科在国外的代表物种。

Nauclea,或称Uncaria gambir,生长在东印度群岛。(见图56。)这是一种攀缘灌木,是“gambier”或“Terra Japonica”的来源;它也与其它几种固体提取物一起被称为“儿茶”。Gambier最早是由荷兰商人描述的。

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库佩鲁斯于1780年发现该植物;1758年该植物被引入马六甲;1819年在新加坡建立了种植园。这种植物的栽培工作主要由华人负责,且栽培方式相当粗放;虽然收益较快,但在这样的栽培条件下,种植园的土壤会在10到15年内耗尽。种植后三年即可开始采收,每年可采收2到4次,几乎不考虑植株的健康状况,一直将植株收割到几乎没有叶子可以维持生存为止。人们认为将胡椒种植与甘比尔灌木种植结合在一起较为有利——甘比尔的枯叶能为胡椒植株的根部提供良好的保护,但它们实际上并没有什么肥效。

图56——甘比尔灌木(Nauclea gambir)。

采收时使用一种名为“帕朗”的刀,而较大的刀则用于在将叶片和枝条放入煮锅之前将其切碎。

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将原料用水加热,使其变为液体;在加热过程中需用木制五叉搅拌器不断搅拌,直至液体变得粘稠。随后用木叉将叶片取出,放在托盘上让其沥干,这样液体就会流回锅炉中。锅炉中仍残留的粗大杂质则用类似球拍的过滤工具去除,而较细的杂质则通过带孔的椰子壳过滤到小浅盆中,再继续用圆柱形木棒上下搅拌,使其冷却,同时不断旋转木棒,直到儿茶素结晶出来。待其完全冷却后,用环形铁刀将其切成边长为1英寸的立方体,然后放在棚子下的竹制架子上晾干,有时也会用木火熏干。

优质的甘比尔块状物外观呈土色,表面颜色较深,但由于儿茶素结晶的作用,内部颜色较浅。儿茶素本身并非鞣料,但在110°-126°C的温度下干燥时,会失去一个水分子并转化为鞣质。在制革厂中很可能也会发生类似的反应。这种鞣质属于儿茶酚-没食子糖醇衍生物,其收敛性比同类物质要弱,颜色也较浅。(参见第297页。)

另一种品质较差的甘比尔产品被称为“块状甘比尔”,它不会被切成立方体,而是被制成重量约为250磅的长方形块状物,再用垫子包裹后以糊状状态出口。通过皮革粉末法检测,这类产品的鞣质含量为35-40%,而最优质的立方体产品鞣质含量可达50-65%。除了上述形式外,还有其他多种形态的甘比尔产品,主要是供当地人用来与槟榔一起咀嚼,形式为小饼干;或者将糊状物倒入竹筒中,再将竹筒切成薄片,形成薄片状的甘比尔产品。这类产品的颜色通常较浅,但儿茶素含量很高。

关于甘比尔的化学性质及其用途的详细信息,请参阅第228、231、239页等。

夹竹桃科。

白刺树(Aspidospermum quebracho),学名Quebracho blanco,产于巴西。其树皮中含有用于制药的生物碱——白刺碱,不过其树皮和木材的鞣质含量都很低。

红刺树则属于漆树科,详见第269页。

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杜鹃花科。

熊果属植物,如熊果。在俄罗斯和芬兰有使用;其枝条和叶片中含有14%的单宁。这类产品常被掺杂越橘属植物的叶片。普通石南属植物,其叶片、果实和树皮在地中海沿岸被用作药材。

越橘科。

欧洲越橘,用于皮埃蒙特大区。

虎耳草科。

韦曼尼亚光滑种,其树皮在委内瑞拉被利用。韦曼尼亚大毛状种则分布于留尼汪岛。新西兰托瓦伊树或塔韦里树的树皮也被加以利用。这些物种含有10-13%的铁蓝单宁,虽有一定应用价值,但并不重要。

柽柳科。

该科大多数植物的单宁含量较低,但有几种植物的虫瘿中含有大量单宁。非洲柽柳分布于埃及和阿尔及利亚,其虫瘿中的单宁含量为26-56%。突尼斯人会采集这些小枝条,将其干燥并磨成粉末后进口到西西里岛,以“布鲁斯卡”的名义用来掺假苏木,这类粉末的单宁含量约为9%。(参见第272页。)摩洛哥的节状柽柳会产生由蚜虫引起的虫瘿,在阿拉伯地区被称为“塔库特”,据沃格尔的研究,这类虫瘿的单宁含量为43%。法国柽柳则被用于西班牙和意大利。

酢浆草科。

巨型酢浆草,是奇尔科树皮的来源,产自智利。这种树皮质地脆弱,呈深红色,厚度约为2毫米,完全没有软木层。其树皮十分易碎。

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细胞较薄。其中含有约25%的易提取的深红色单宁,与铁结合后会呈现绿黑色。这种树皮曾被误认为是Fuchsia macrostemma的树皮。(参见Von Höhnel所著《Die Gerberinden》第125页,以及本书第284页。)

千屈菜科。

该科中的多个属包含富含单宁的树木,其中最为重要的是诃子属植物(常被错误地写作Myrabolams或Myrabolans),即印度各种Terminalia属植物的未成熟果实。

图57——诃子树(Terminalia Chebula)。

T. Chebula(见图57)是一种高度为40至50英尺的树木,可产出优质木材。所有常见的诃子品种都源自这种树,它们之间的差异仅在于采集地区以及果实的成熟程度。其坚果中含有30%到40%的单宁。在各种诃子品种中,最著名的当属……

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“Bombays”品种的果实成熟度最低,而“lean greens”品种的成熟度最高。未成熟的果实含有最丰富的单宁。 “Bombays”品种的果皮表面有粗糙的皱纹,切开后内部多孔且颜色较浅。 “J’s”(Jubbalpores)和“V’s”(Vingorlas)品种的果皮皱纹更细更浅,质地更硬、更结实,因此外观颜色更深,但所提取的汁液颜色并不会更深;而“lean greens”品种的颜色则更绿,黄色素含量较少,因此其特性更接近于漆树——在很多方面,它的单宁成分与漆树相似,不过其鞣花单宁酸的比例可能高于没食子单宁酸。

这些果实的果核应颜色鲜亮,不能有虫蛀痕迹,也不能呈现“蜡状”或松软的状态。如果将它们放在潮湿的地方,就会迅速吸收水分,变成“蜡状”,此时就很难被研磨,还会粘附在磨碎设备的部件上,导致设备堵塞。

无论是较大的硬质果核还是其中的种子,都不含单宁,不过种子中含有一种油,这种油会赋予皮革特殊的味道。单宁存在于体积较大且细胞壁较厚的细胞中,因此不易被提取出来。果皮虽然有皱纹,但将未压碎的果核放入水中一段时间后,它们会恢复到原本类似李子的形状。树皮中的单宁含量几乎与果实相当,而且这种树还能产出虫瘿。

T. Belerica品种能产出名为Beleric或“Bedda nuts”的果实,这类果实的表面有绒毛,形状比普通的没食子属果实更圆更大,单宁含量约为12%,常被用作掺杂在磨碎后的没食子属果实中的物质。从T. Belerica的树皮中提取的固体提取物中,单宁含量为70%。

T. tomentosa品种的果实也有绒毛,单宁含量约为10%,据de Lof的研究,其树皮中的单宁含量为36%。从该品种的树皮中提取的固体提取物中,单宁含量为56%,而树皮本身的单宁含量约为11%。

印度还有其他几种相关的物种。Mauritius地区的T. Catappa品种的树皮中含有12%的单宁。T. mauritiana品种的树皮据说含有30%的单宁。马来群岛地区的T. Oliveri品种能产出“Thann叶”,人们可以用这些叶子来提取替代品。作者的实验室最近对来自缅甸的此类提取物进行了检测,其单宁含量为62%。这种单宁属于儿茶酚衍生物,与金合欢中的单宁不同,因为它不含邻苯二酚(见第297页)。

曼德勒地区的树皮中单宁含量为31%,而同一棵树上的叶子中的单宁含量则为14%。关于Emblic myrobalans的更多信息,请参见第293页。

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红树科,即红树林。
红树属植物以及其他相关物种,被称为红树林或曼格罗夫树,它们生长在世界各地的热带海岸地区。不同种类的红树林树皮中的单宁含量差异很大,一般在15%到40%之间(参见Ceriops属)。据说哈瓦那所使用的红树林树叶中含有22%的单宁。据Eitner的研究,较年轻的植株所含单宁比例最高。红树属植物的树皮质量似乎不如其他一些种类。在东印度群岛,所有生长在沼泽中且具有类似红树林生长特性的树木都被称为“Bakau”(英文中称为mangrove);而Ceriops属的多种物种则能产出优质的制革用树皮。退潮时,红树林沼泽中会露出成簇的弓形根系,这些根系就像倒置的树枝一样,为树木提供支撑。这种易于提取的儿茶酚单宁呈深红色,与含羞草中的单宁类似。当与其他物质混合时,其红色效果会大大减弱,因此现在红树林树皮常与松木、橡木及含羞草一起使用。还有其他几种物种也富含单宁,它们在世界各地也被当作红树林树皮使用;属于金虎尾科的Conocarpus属的几种植物也是如此。
Rhizophora mucronata:分布于印度和缅甸。其树皮中的单宁含量差异很大;加尔各答印度博物馆的David Hooper测得其单宁含量为26.9%。1900年,弗赖贝格的德国制革学校博士Koerner对两个样本进行了分析,其中一个样本的单宁含量为48%,另一个为21%;作者最近检测的来自英国帝国研究所的两个样本的单宁含量则分别为4.5%和6.1%。
Ceriops Candolleana:在东印度群岛被称为Bakau或Tengah Bark,也分布于孟加拉地区。其树皮中的单宁含量可高达27%,其提取物可作为柯奇树的替代品,用于染色时其效果几乎可与柯奇树相媲美。固体提取物中的单宁含量可达65%,由此制成的皮革质量良好,但颜色为深红色。
Ceriops Roxburghiana:这是一种体型稍大的树木,同样生长在孙德尔班斯地区,其树皮的性质与上述品种极为相似。

茄科,即Ónothera属。
Fuchsia excorticata:这是新西兰唯一的落叶树,其树皮中的单宁含量为5%。

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紫茉莉属植物,产于智利。可提取蒂尔科树皮或奇尔科树皮。库尔科树皮曾被误认为是这种植物的产物,但根据邱园专家的说法,它实际上源自酢浆草属植物。(参见冯·赫内尔所著《制革用树皮》,第125页。)

榴莲科。

Gunnera scabra(可能产自庞格地区),产于巴塔哥尼亚和智利。偶尔被用于山羊皮的鞣制过程。

桃金娘科。

球形桉树以及澳大利亚常见的其他桉树品种,后来也被引入阿尔及利亚和南欧地区。这些树木含有不同程度的儿茶酚单宁,其树液是博塔尼湾桉木胶及类似产品的原料,这类产品的单宁含量可高达79%。几种桉树还能提供具有收敛作用的提取物;来自“红桉”、“白桉”或“洪水桉”(E. rostrata)、“血木桉”(E. corymbosa)以及柠檬桉(E. citriodora)的提取物非常适合用来替代传统药用桉木胶。这种树胶主要由伐木工人在木材中的凹陷处采集,采集到的树胶呈粘稠状态,随后会变稠、变硬且易碎。少量树胶则通过切割活树的树皮获得,经过蒸发后可获得含35%固体成分的树胶。这种树胶是从澳大利亚进口的,但目前没有关于其进口量的统计数据。[146] [146] 参见《化学工业学会杂志》,1902年,第159页。

澳大利亚的“羊毛臀桉”其树皮中含有8.3%的单宁酸和2.8%的没食子酸。薄荷桉的树皮中则含有20%的单宁酸。“纤维状树皮桉”(E. obliqua)的树皮中含有13.5%的儿茶单宁酸。维多利亚州的“铁皮桉”(E. leucoxylon)则含有22%的儿茶单宁酸,但只能用于制作质量较差的皮革。普通桃金娘及其他几种桃金娘属植物的树皮和叶子中也含有大量单宁。

石榴科。

石榴,其果皮在西班牙和东方被用作苏木的替代品,其中单宁含量可高达25%。据说其树皮也含有单宁。

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含22%的单宁。产自东印度群岛,为野生石榴的一种。其果实据说含有46%的单宁。

蔷薇科。

直立委陵菜,学名为Potentilla tormentilla。其根部所含单宁含量在20-46%之间。这种红色皮革曾被用于奥克尼群岛、设得兰群岛和法罗群岛,以及德国的某些地区。

山茱萸或欧石楠属植物,其树皮据说比橡木更坚韧。该科的许多其他植物也含有单宁,例如草莓。

蝶形花科。

叶状布托亚树。[147]这种树与袋状翅果树[148]一起可用来提取东印度的单宁。在印度,它的花朵被用作染料,名为“Tesu”。其树皮富含单宁。
[147]《经济产品词典》,I.B.版,第944页;Hummel和Cavallo,《化学学会会刊》,1894年,第ii页。
[148]《农业账本》,1901年第11期,加尔各答政府印刷局出版。

塞内加尔翅果树是非洲单宁的来源,其单宁含量可高达75%。

金合欢属植物,又称迪维-迪维树。这是一种高度在20-30英尺之间的树木,原产于中美洲,已在印度成功引种,但主要仍从马拉开波、帕拉伊巴和里约哈切进口。其干燥后的豆荚中含有40-45%的焦性没食子酸单宁,主要是鞣花单宁。若能避免发酵以及深红色色素的突然生成,这种物质本可成为极为有价值的制革原料。目前其导致发酵的原因尚不清楚,但使用防腐剂似乎可以大大降低这一风险。将其用于浓酒精中可制成质地坚硬的皮革,不过它更多是作为甘比尔树的替代品用于皮革加工。在快速鼓式制革过程中使用它,可得到颜色极佳的皮革。据说用它制成的皮革质地特别坚韧且光泽度很高。不过,即便外观颜色良好,这类皮革的内部往往带有蓝紫色色调,这可能是由于产生了与没药类似的色素所致。其种子不含单宁,单宁则几乎以游离状态存在于豆荚的外壳中。这些豆荚长约3-4厘米,表面为深色,干燥后会卷曲成S形。

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C. digyna,又称Tari或teri豆荚。分布于普罗姆、东古、巴斯因、迈南以及印度和缅甸的其他地区,被用作制革原料。据说其豆荚可提取出50%以上的单宁物质。1900年,作者对帝国研究所寄来的缅甸样本进行了分析,该样本中含有24%的单宁;而去除种子后,剩余的豆荚则含有44%的单宁。如果C. digyna不存在像divi-divi那样容易发酵的问题,那么它有望成为一种非常有价值的制革材料。它已被引入英国,被称为“白色单宁”,用它制成的皮革颜色与苏木制成的皮革一样白;不过目前其供应情况尚不确定。

C. cacolaco,又称Cascalote,产自墨西哥。其豆荚富含单宁(含量可达55%,据Eitner测定)。这类豆荚比divi的更大、果肉更厚,种子较小,但单宁含量与之相似。其他几种金雀花属植物的豆荚也被用于制革,有时被称为“Algarobilla”——这一名称实际上是Algaroba的缩写,Algaroba即角豆或刺豆,这个词源自阿拉伯语al Kharroba,用来指代各种小型豆荚。(参见Balsamocarpon和Prosopis。)

C.(或Balsamocarpon)brevifolia,产自智利,也就是常见的Algarobilla。图58所示。这是一种强度极高的制革材料,平均含45%的单宁,这种单宁与divi中的单宁非常相似,但不易导致皮革变色。单宁以松散的状态存在于纤维结构中,易溶于冷水;种子中则不含单宁。如果不让其发酵,就能得到颜色极为鲜艳的皮革。

有人将Algarobilla归为Prosopis pallida的产物,但这似乎不正确。已知有几种Prosopis物种的豆荚可用于制革;波斯卡尚沙漠中的P. Stephaniana的豆荚被称为dschigh dschighe,或许与dchift或jaft是同一种植物。(参见第263页。)P. spicigera的树皮在旁遮普地区被用作制革原料。

C.(或Hæmatoxylon)campechianum,即红木,产自中美洲。除了具有着色作用以及氧化后会产生的糖苷外,这种木材还含有约3%的单宁。其主要用途是用铁或铬作媒染剂来染制黑色颜料。(参见第413页。)

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图58.[149]——阿尔加罗比拉(Cæsalpinia brevifolia)。
[149]《新商业药物与植物》,第5期,T. Christy著。
C. echinata可产出“巴西木”。(见第413页。)
C. Sappan,即萨潘木,产自印度。
Cassia auriculata,又称图尔瓦尔木或坦加迪木,产于南印度。用于鞣制所谓的“波斯式”羊皮和山羊皮,其含有的儿茶酚单宁含量约为17%。用这种木材鞣制的皮革呈淡黄色,但在阳光下会迅速变红。参见第235页。
C. fistula,产于印度。其豆荚的外壳含有17%的单宁。豆荚的果肉则被用作泻药。
C. elongata和lanceolata,即番泻叶,产自上埃及。
C. Sophora,即“巴厘-巴比兰”。

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图59——巴布尔树(Acacia arabica)。

含羞草族,豆科的一个族。

Acacia arabica,又称“巴布尔树”,分布于印度和埃及。图59所示。其树皮中含有约12-20%的儿茶酚单宁;这是印度主要的制革原料之一,用于制作轻质及重质皮革。在印度,这种树的豆荚也被用作制革原料,其含有的单宁量与树皮大致相同,但种类不同——树皮中的单宁为儿茶酚单宁,且含有大量色素;而豆荚中的单宁则颜色较浅,属于与divi相关的单宁,不会被石灰水沉淀。在埃及,这种豆荚被称为bablah,这一名称也用于指代A. cineraria、A. vera等植物的豆荚。它们被用来给手套皮革上色。

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A. nilotica,分布于埃及。其豆荚被称为neb-neb或bablah。

图60——儿茶树(Acacia catechu)。

A. catechu,分布于印度。该树的木材可用来提取儿茶,即“深色儿茶”。在印度还有一种颜色较浅的品种,称为kath,其中含有大量结晶状的儿茶素,主要用于与槟榔一起咀嚼。A. catechu是一种高度为30-40英尺的树木,常见于印度和缅甸,以及东非的热带地区,不过在那里并未被利用。在印度南部,A. suma也被用于同样的用途。

人们会将直径约1英尺的树木砍伐下来,然后将木材(有些地方只使用心材)切成小块,放入陶罐中,用泥炉加热并加水煮沸。当溶液变得浓稠后,便将其倒入另一个容器中,继续蒸发,直到提取物凝固为止。

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冷却后,将其倒入由树叶或黏土制成的模具中,再通过阳光和空气的作用完成干燥过程。所谓“Kath”或淡色柯奇,是在北印度生产的,其制作方法是在较早阶段就阻止液体蒸发,让液体在放入容器中的树枝和树叶上冷却并结晶。它含有大量儿茶素,其成分似乎与甘比尔中的儿茶素相同,但其单宁的颜色则更为偏红。优质柯奇中的单宁含量约为60%,主要用于用铬盐和铁盐作为媒染剂来染制棕色和黑色。它还含有槲皮素,这是一种黄色着色剂(第263页)。

A. leucophlea,分布于印度和爪哇,被称为“Pilang”。其豆荚和树皮与A. arabica相似。澳大利亚有大量的金合欢属植物,其中许多被用于制革,但它们的鞣质强度差异很大,这种差异不仅取决于物种,可能还与生长环境有关。关于这方面的最详细资料,可参考J. H. Maiden所著的《金合欢及其树皮》一书,该书由悉尼的公共教育部门于1890年出版。Maiden采用洛文塔尔法进行检测,其结果只能与使用皮革粉末法得出的结果进行大致比较。此处给出的分析数据则是采用I.A.L.T.C.方法测得的,样本大多来自Maiden先生。

金合欢属植物的一个显著特征是,其真正的叶片往往不会发育完全,取而代之的是扁平且扩大的叶轴(叶状柄)。因此,在该属植物中常见两种截然不同的叶片形态,有些金合欢,如A. heterophylla,同一段枝条上就可能同时存在这两种叶片形态。可比较A. pycnantha和A. decurrens。

澳大利亚的金合欢属植物已在印度归化,它们在尼尔吉里山区自由生长,不过其树皮似乎并未被加以利用。最重要的物种如下:

A. pycnantha。(图61)“阔叶金合欢”或“金色金合欢”,分布于南澳大利亚。这是已知最强的鞣质来源之一。在约克郡学院进行检测的一个标有“特殊”字样的样本,其单宁含量为50%;另一个标有“普通”字样的样本,单宁含量为40%。

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图61——阔叶金合欢(Acacia pycnantha)。
图62——绿金合欢(Acacia decurrens)。

新南威尔士州的“金合欢”——A. longifolia,其单宁含量仅为A. pycnantha的一半。
A. mollissima及其两个变种A. decurrens(图62)和A. dealbata,在商业上属于最重要的金合欢品种。其中标有“绿金合欢”的两个样本的单宁含量为36%-39%;另一个标有“悉尼绿金合欢”的样本则含有41%的单宁。而另一个变种A. decurrens的分析结果显示其单宁含量仅为12%。
据说A. penninervis的耐寒性特别强,但其强度似乎有所不同;来自巴特曼湾的样本其单宁含量为38%。
另一种“黑金合欢”——A. binervata,其单宁含量可达30%;“垂柳金合欢”A. saligna的单宁含量也相同。后者具有毒性,据称可用于捕鱼。
A. prominens的树皮外观与金合欢A. longifolia相似,但其单宁含量仅为14%。
在澳大利亚,金合欢的种植一直较为被忽视,但实际上,若能加以栽培,就可以利用那些目前处于闲置状态或已因过度开发而不再适合种植作物的土地。

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谷物。这种作物的管理需求极低,因此极具盈利潜力。在种植园里的幼树长到3-4英尺高之后,就可以将金合欢种植与养羊业结合起来进行经营。在纳塔尔地区,澳大利亚金合欢,尤其是A. mollissima品种,已经成功适应了当地气候并得到栽培,现在有大量优质的树皮被出口到英国。非洲金合欢的树皮中通常含有约30%的单宁。

金合欢几乎可以在任何类型的土壤中生长,即便是最贫瘠的土壤也不例外,不过在松软的沙质土壤或因农业活动而经过翻耕的土壤中,其生长速度最快。如果土壤过于坚硬,应每隔6-8英尺挖一条沟,然后将种子种入其中。种子应在5月播种,事先需用略低于沸点的热水浸泡数小时。播种时,种子应每隔1英尺左右种一颗,这样一英亩土地大约需要7200颗种子即可。种子的覆盖土层厚度不应超过1/4英寸。

在松软的沙质土壤上,甚至无需对土地进行任何翻耕处理;可以直接在耙平的土地上撒播种子。植株长出后,需将其间距调整为6-8英尺。当幼树长到3-4英尺高时,应修剪掉较低的枝条,此后要努力保持树干挺直,以便于采剥树皮并提高产量。建议将黑色金合欢与阔叶金合欢分开种植,因为黑色金合欢的生长速度更快、体积也更大,会抑制生长较慢的阔叶金合欢。此外,还需注意通过重新播种来补种那些被采过树皮的树木,这样才能尽量减少产量上的差异。

在维多利亚州,9月至12月期间,树木的汁液会持续流动,此时树皮中的单宁含量最高。分析表明,生长在石灰岩土壤上的树木所产的树皮,其单宁含量远远低于其他类型土壤中的树皮,差异可达10-25%。

以下是南美洲的金合欢种类:
A. cavenia,又名Espinillo。其树皮中含有6%的单宁,而豆荚中的单宁含量则可达18-21%,甚至更高。
A. cebil,又名红Cebil。其树皮中含有10-15%的单宁,叶子中的单宁含量为6-7%。该品种原产于阿根廷共和国。
A. Guarensis,即阿根廷共和国的Algarobilla。据说其树皮、豆荚和花朵均可用于制革。

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A. timbo,布宜诺斯艾利斯。
A. curupi,Curupy树皮。
A. angico,即Piptadenia macrocarpa,产于巴西,其树皮可用来制革;在作者的实验室中进行的分析显示,该树皮中含有20%的单宁物质。
“白树皮”,产于南美洲,很可能属于金合欢属植物,其内部结构与angica树皮极为相似,甚至可能完全相同。
A. horrida,又称“Doornbosch”,产于好望角,其树皮中含有8%的单宁。
Inga feuillei,又称“Paypay”,产于秘鲁。据称其豆荚中含有12-15%的单宁(这一数据存疑)。还有其他几种Inga属植物也含有单宁。
Elephantorrhiza Burchellii,又称Elandsboschjes、Tugwar或Tulwah,产于南非,属于蝶形花科植物。其风干后的根中含有12%的单宁,同时还含有大量红色色素。这些根的长度可达数英尺,直径约为2英寸,多生长在河流两岸。
除了以上种类外,还可以补充以下种类:——

大戟科植物:
Cleistanthus collinus,又称“Kodarsi”,产于德干地区。其树皮中含有33%的单宁。
Phyllanthus emblica,产于印度,可用来制革;未成熟的果实中含有大量单宁。其叶片和树皮均可用于制革。
Phyllanthus distichus和Nepalensis也能产出可用于制革的树皮。

梧桐科植物:
Anogeissus latifolia,产于印度。其树皮和叶片富含单宁。

橄榄科植物:
Garcinia mangostana,产于印度。山竹果的果皮中含有大量单宁。

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第十九章 棕榈素的化学性质

构成鞣料的基本成分属于一类被称为“棕榈素”或“单宁酸”的有机化合物。这类化合物广泛存在于植物界,而在动物界中,玉米象的体内也存在类似物质。它们在植物生理功能中的作用尚不确定,实际上在某些情况下似乎只是有机代谢产生的废物。尽管不同棕榈素的化学结构及诸多重要特性存在很大差异,但它们都具有将明胶及其他相关物质从溶液中沉淀出来的能力,还能将动物皮毛转化为不易腐烂的皮革,并能与铁盐形成深色化合物,这些化合物常被用作墨水。此外,它们还会被醋酸铅、醋酸铜、氯化亚锡以及许多其他金属盐所沉淀,同时能与奎宁等有机碱以及碱性苯胺染料形成不溶性化合物。它们还具有一些微弱的酸性。

所有棕榈素都或多或少可溶于水;它们也溶于酒精、酒精与乙醚的混合物、乙酸乙酯、丙酮以及一些类似的溶剂,但无法被纯乙醚、氯仿、石油醚、二硫化碳或苯所溶解。由于棕榈素无法结晶,且不能在不发生分解的情况下进行蒸馏,因此极难获得纯度较高的样品。再加上它们之间的特性差异很大,没有一种方法能适用于所有种类的棕榈素。要成功分离这些物质需要具备深厚的化学知识与经验,因此详细说明超出了本书的范畴,不过第43页L.I.L.B.部分介绍了几种较为重要的分离方法。它们的化学结构十分复杂,且在大多数情况下尚未被完全理解。不过,所有经过研究的天然棕榈素都被证实是三羟基酚——没食子醇,或是二羟基酚——儿茶酚的衍生物。后者通常与另一种三羟基酚——间苯二酚共存,而间苯二酚与没食子醇为同分异构体。这类酚类本身则是苯(C6H6)的衍生物,苯分子中的一个或多个氢原子被取代了。

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原子被OH基团所取代。常见的苯酚或“石炭酸”就是最简单的代表。其中包括没食子醇和儿茶酚在内的许多化合物被用作摄影“显影剂”。当苯酚中的另一个氢被羧基(COOH)取代后,就会形成真正的酸,其中水杨酸对应于普通苯酚,原儿茶酸对应于儿茶酚,没食子酸则对应于没食子醇;而单宁显然属于复杂的酸类,其中这两种酸中的一种会以酐的形式与另一个相同或不同的酸分子结合在一起,有时还会伴随苯酚或其他有机基团的加入。如需更详细的信息,请参阅L.I.L.B.第45页。没食子单宁显然就是二没食子酸,即两个没食子酸分子在失去一分子水后结合在一起。天然没食子单宁以及许多其他单宁都是葡萄糖苷,或者至少含有葡萄糖,而在很多情况下可以通过纯化去除这些葡萄糖。

从以上所述可以看出,目前根据结构对单宁进行分类是不切实际的,这不仅是因为我们的知识还不够完善,还因为难以分离并确定其分解产物。不过,通过化学特性来区分儿茶酚单宁与没食子醇单宁并非难事,尽管实际上要分离出这些苯酚并不容易。这种区分非常重要,因为两者在性质上存在显著差异,而这些差异会影响它们在制革过程中的应用。

将儿茶酚单宁溶解在水中后,若加入溴水,当溶液散发出强烈的溴味时就会产生沉淀物。该沉淀物有时呈结晶状,但通常为无定形,颜色为黄褐色或棕褐色。如果单宁溶液的浓度很低,那么沉淀物可能很微弱,或者形成得比较慢。而没食子醇单宁则不会与溴水产生沉淀物。另一个通常为儿茶酚单宁所特有的反应是:如果在试管中向一滴该溶液中加入浓硫酸,两种液体接触处会形成深红色或紫红色的环,用水稀释后,溶液通常会呈现粉红色。而没食子醇单宁则会产生黄色或深棕色的环,稀释后会变成黄褐色溶液。这一反应非常敏感,如果使用酒精提取物而非水提取物,其敏感性还会进一步增加。这种反应也常常出现在用皮革粉处理儿茶酚单宁后留下的非单宁残留物中,这很可能是由于单宁中存在儿茶素所致。与铁盐(最好是铁明矾溶液)反应时,没食子醇单宁会生成蓝黑色,而儿茶酚单宁则通常生成绿黑色,不过如果有色素存在的话,这一反应的结果可能会变得不确定。

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单宁的构成决定了其颜色。因此,普通橡树(Quercus robur)的水浸液在含有铁元素时会呈现明显的蓝黑色,尽管这种单宁属于儿茶酚类单宁;而经过提纯后的单宁则呈绿黑色。大多数美洲橡树的树皮,如Q. prinus,在未经提纯的情况下也会呈现绿黑色。澳大利亚的金合欢类植物在与铁盐反应后通常会呈现暗紫色或黑色,不过它们也都含有儿茶酚类单宁。斯滕豪斯首次提出利用铁测试来进行单宁的分类。特里姆布尔的研究表明,经过提纯的焦性没食子酸单宁中碳的含量约为52%,而儿茶酚类单宁的碳含量则约为60%。[150] [150] 《单宁》,第二卷,第131页。

目前仅有两种属于邻苯二酚类的单宁被明确区分出来,不过很可能还存在更多种。这两种单宁分别是:来自五倍子中的普通单宁酸(很可能是二没食子酸),它在与稀酸加热或经某些无定形酶的作用下会生成没食子酸;另一种则是鞣花单宁酸,它通常以不同比例与没食子单宁酸混合存在,在相同条件下会生成不溶性的鞣花酸沉淀物。因此,大多数邻苯二酚类单宁都会在皮革上形成这种沉淀物,只不过其含量差异很大——五倍子和漆树产生的沉淀物很少,而没药树、瓦洛尼亚树和迪维迪维树则会产生大量此类沉淀物。英国橡树的树皮也会在皮革上留下大量沉淀物,虽然可以确定其主要单宁属于儿茶酚类,但它与铁盐反应产生的蓝黑色物质可能也是由于鞣花单宁酸的存在所致,因为已知其中不含没食子单宁酸。橡木、栗子树以及瓦洛尼亚树的单宁主要是,甚至完全是邻苯二酚衍生物,它们与前述两种单宁极为相似,即便完全相同也很难得到纯态的样品。值得注意的是,橡树的不同部位——如虫瘿、树皮、果实和木材——所产生的单宁性质差异极大。其他虫瘿,如漆树和开心果的虫瘿所含的单宁通常含有没食子单宁酸,即便该植物的其他部分会产生儿茶酚类单宁。儿茶酚类单宁的多样性似乎要高于邻苯二酚类单宁,不过许多表面上的差异可能是由杂质造成的。不过至少可以肯定的是,甘比尔树和古特奇的单宁中含有间苯二酚作为其成分之一,而大多数其他鞣料中则不存在间苯二酚。只要用含该单宁的溶液浸湿松木片,再滴加少量浓盐酸,就能轻易检测出间苯二酚的存在。

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几分钟后,会出现鲜红色或紫色的污渍。儿茶酚单宁在酸中加热时不会产生没食子酸,而是会形成一种“红色沉淀物”——这种沉淀物不溶于水,但可溶于碱性液体和酒精,且与树脂有密切关系,尤其是那种被称为“龙血树树脂”的红色树脂。这些红色物质其实是单宁的酸酐,也就是通过去除单宁中的水分而形成的;因此,任何能够促使水分蒸发的因素,比如长时间加热或高温处理,都可能导致其生成。那些含水量较少的酸酐并非完全不溶,而是属于“难溶单宁”,这类单宁天然存在于许多材料中。它们在热水中的溶解度远高于冷水,这也是为何用热力处理的鞣剂通常会使皮革呈现更深的颜色,而冷法提取的鞣剂则不会如此。这类物质在毒芹提取物和奎布拉乔树提取物中含量丰富。人们曾尝试利用它们的碱性溶液进行鞣制,但收效甚微;不过,碱类或碱性亚硫酸盐常被用来获得“可溶性”的奎布拉乔树提取物(第338页)。

许多儿茶酚类鞣料,尤其是甘比尔、柯奇树和奎布拉乔树,除了含有单宁外,还含有大量无色的物质——即儿茶素。儿茶素在冷水中几乎不溶,但在热水中则容易溶解,冷却后会结晶析出。这些物质本身不具备鞣制作用,但从某种意义上说它们是单宁的来源,单宁似乎就是它们的第一种酸酐形式,而红色物质则是随着更多水分的流失而形成的。这些物质很可能会在鞣制过程中最终转化为单宁。将温度升高到100至120摄氏度即可加速这一转化过程。[151] 甘比尔中的儿茶素会在皮革表面及内部结晶,从而导致一种被称为“白斑”的问题,这种现象在大量使用甘比尔作为鞣料时较为常见。

[151] 关于儿茶素究竟在何种温度下会转化为酸酐,目前还存在一些疑问,珀金认为该温度比现有数据要高。

所有儿茶酚单宁都有一个共同的缺陷:无论用它们制成的皮革原本颜色多浅,一旦暴露在强光下,都会迅速变暗变红,最终变得极其脆弱易碎。[152] 参见第234页和第272页。

[152] 参见《书籍装订用皮革委员会报告》,《艺术学会杂志》,1901年,第14页。

德国化学家瓦格纳试图将单宁分为“生理性单宁”和“病理性单宁”——前者是在植物自然生长过程中产生的,后者则是由于昆虫侵害所导致的。

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那些虫瘿蜂,他还进一步断言只有这类昆虫才能用来制革。后来人们发现,虫瘿中所含的单宁与健康植物中的某些单宁相同,而且从很早以前起,虫瘿本身就被用于制革工艺中。这里只需提醒读者:在东方,人们常用土耳其虫瘿果来代替苏木来处理皮革;而在奥地利,人们则曾大量使用“Knoppern”,也就是橡树虫瘿,作为制作鞋面皮革的原料。的确,虫瘿中的单宁并不适合用于这一目的,因为它主要由没食子单宁酸构成,而这种物质无法形成坚固的沉淀物,因此无法制成质地致密的皮革。纯没食子单宁酸则能制成非常白色且柔软的皮革。不同制革材料中所含单宁的类别大多在《植物名录》(第十八章)中有提及,不过在此还是有必要列举一些最常见的类型。虫瘿和苏木中含有没食子单宁酸,同时还含有少量鞣花单宁;而没药、瓦洛尼亚树、迪维迪维树、阿尔加罗比拉树、橡木及栗子树则含有焦性没食子酸单宁,其分解产物包括鞣花酸和没食子酸。所有的松树皮,包括美洲铁杉和落叶松,以及所有的金合欢属和含羞草属植物,包括印度阿拉伯金合欢,还有橡树皮(但橡木、橡树果实或虫瘿则不属于此类),克布拉乔木、肉桂以及红树林的树皮,以及卡奈格雷、库奇和甘比尔等,都属于儿茶酚单宁类,其中后两种还含有邻苯二酚,许多其他儿茶酚单宁中也含有微量的邻苯二酚(第297页)。[153] 耳状肉桂的树皮是东印度或“波斯”地区用于处理羊皮和山羊皮的常用材料,也被广泛用于书籍装订,但它的颜色容易变红,且极易腐烂。实验室里已经能够合成没食子单宁酸以及几种具有该类物质典型反应特征的人工单宁,但目前还无法以与天然产品相竞争的价格来生产这些物质。制革材料中通常还含有各种着色剂,这些着色剂往往来源于与单宁相同的酚类物质。此外,这些材料中还通常含有树胶、淀粉和葡萄糖。橡树皮中含有左旋糖,但这种糖并不与单宁结合在一起。不过,自然界中的许多单宁都是以糖苷的形式与糖类结合存在的,这类糖苷很容易在酸的作用下或通过发酵而被分解。这些含糖物质很重要,因为它们可以通过发酵为制革液提供醋酸和乳酸。

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第二十章 染料材料的采样与分析

虽然对染料材料的分析更应属于化学书籍的范畴,而非专为皮革加工者编写的书籍,而且《皮革工业实验室手册》中也已有相当详细的论述,但此处仍需简要介绍一些常用的分析方法。因为对于那些需要运用这些方法的人来说,至少了解其基本原理是非常重要的;同时,只要具备必要的工具,任何聪明的皮革加工者都能通过皮粉法对染料材料进行大致分析。国际皮革行业化学家协会以及美国农业化学家协会都十分重视这一领域,而这些机构所规定的方法几乎被全世界的合格化学家们所采用,因此经过最新修正后的相关指导方针被列在附录A和C中。不过,由于这些指导方针是针对已经熟悉常规分析流程的化学家而写的,因此此处需要给出更为详尽的解释。

必须特别强调的是,只有严格遵循所规定的方法,才能获得一致的结果。那些看似无关紧要的操作细节,其实往往都是长期经验与反复讨论的成果。尤其是国际协会的成员,根据其规则,有义务在分析报告中记录下任何偏离规定流程的情况,无论这种偏差有多微小。

分析任何材料的第一步,就是获取能够真正代表整体情况的样本,而这往往并非易事。如果无法做到这一点,很可能会引发更多的错误和争议,其危害甚至可能超过分析方法本身的不准确性。在很多情况下,出现的差异实际上是由于所提供的样本本身存在问题,而化学家们却被指责为造成这些问题的原因。只有当采样完全按照协会规定的规则进行时,国际协会的化学家们才会对其分析结果的准确性负责。因此,所有……

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重要样本的采集应在负责人或其他适当人员的监督下进行。在液体提取物中,彻底混合液体至关重要。大多数提取物都含有一定量的“难溶”单宁(见第297页),这些单宁会慢慢沉到容器底部或附着在容器壁上;仅通过摇晃整个容器来使其脱落是极其无效的。实际上,唯有从足够数量的容器中取出上层液体,并使用专用活塞对容器的内壁和底部进行充分搅拌,或将所有内容物倒入容器中进行彻底混合,才能确保样本的纯度,不过有时也不得不采用效果较差的方法。无论如何,如果样本需要交给多位化学家分析,就应一次性抽取全部样本,彻底混合后分装到不同的瓶子中。在分样时,同样必须确保样本充分混合,就像初次采集样本时一样。对于固体或糊状提取物,如奎布拉乔树、古特奇树和甘比尔树,要公平地采集样本更为困难,因为其外部通常比内部干燥得多。一般而言,唯一的办法就是挑选那些被认为能代表整体情况的部分,将其切成大小适中的块状,混合后密封在密封罐中,再由化学家从中取出用于分析的小样本。采集甘比尔树的样本时,最好使用卡特赖纳先生设计的类似软木钻的管状工具(见图63),将该工具完全插入甘比尔树的堆叠体中,这样才能取出圆柱形的样本;如果不想损坏包装袋,也可以用同样的工具来采集装在袋子中的苏木样本。如果没有这样的工具,唯一公平的采集方法就是用锋利的刀具将甘比尔树的堆叠体完全切开。无论如何,一旦采集到样本,就必须尽快将其混合,然后立即放入密封的盒子或罐子中,加以密封并贴上标签。

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图63——Kathreiner的采样工具。A:坚固的十字形手柄;B:防护盘;C、C’:在C’处经过打磨处理的黄铜管;D:黄铜或木制活塞。

对于树皮和瓦洛尼亚等用于干制鞣制的材料,选择能够准确代表整体特性的样本时需要谨慎处理。如果这类材料不易分解为粉尘和纤维,较好的方法是在普通磨粉机中将足够量的材料磨碎,充分混合后再从研磨后的混合物中取出样本。在其他情况下,最好将足够数量的袋子一层层堆放在光滑的地板上,然后从中取出直至触及地板的那一部分样本。对于瓦洛尼亚和迪维-迪维这类材料,其产生的粉尘或细屑通常比豆荚或果实本身的平均含量要高得多。从较大的原始样本中提取用于分析的更小样本时也需要采取同样的预防措施,这些细节在附录中I.A.L.T.C.给出的说明中有详细阐述。由于这些材料通常需要比制革厂所使用的磨粉机更高的研磨精度,因此必须配备合适的磨粉机,其中最简单且价格合理的选项就是由西布罗姆维奇的A. Kenrick and Sons, Limited公司生产的4号药物磨粉机,见图64。咖啡磨粉机通常无法满足这一需求,但如果没有更好的选择,就必须将样本彻底烘干。

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在研磨之前,需记录其重量损失,并将这一数值纳入分析计算中。同时要确保研磨后的样品不会重新吸收水分。瓦洛尼亚树、没药树,甚至是树皮,在研磨前可以用平头锤子在带凸缘的厚铸铁板上敲碎,以防止碎片飞散造成损失。

图64——肯里克的制药研磨机。

分析用溶液的制备——由于只有当溶液中的单宁含量处于特定范围时,分析方法才能给出满意的结果,因此国际协会规定,每升溶液中的单宁含量应在3.5至4.5克之间,最好能接近4克。如果出现极罕见的情况,即溶液中的单宁含量超出此范围……

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这种材料的性质尚不明确,因此可能需要通过试验来确定所需的使用量。不过,下表为大多数常见材料提供了相当精确的用量数据。

下表列出了配制一升溶液时所需称量的各种材料的数量。

树皮等:
克数:
阿尔加罗比拉树皮:9克
卡奈格雷树皮:15克
迪维-迪维树皮:9克
铁杉树皮:16克
含羞草树皮:11克
米罗巴兰斯树皮:15克
橡树皮:30克
橡木:100克
克布拉乔木:20克
苏马赫树皮:15克
瓦洛尼亚树皮:15克
瓦洛尼亚树皮提取物:11克

提取物:
橡木的比重为1.2或更高,此时所需重量为15克;
栗子的比重同样为1.2,所需重量为14克;
克布拉乔木的固体形式,所需重量为6克;
克布拉乔木的液体形式,所需重量为9至13克;
甘比尔树的块状形式,所需重量为10克;
甘比尔树的立方体形式,所需重量为7克。

对于那些还不了解如何准确称量材料的人来说,这里可以提供一种最佳方法。如果采用不系统的方法进行称量,往往会浪费大量时间。当然,应先将材料放入天平的一个盘子里,然后在该盘子里添加与所需重量相等的砝码,以保持天平平衡。如果需要多次进行此类称量,那么最好准备一个专用的容器,并在其上做好标记[154];同时准备一个重量与之完全相等的铅制或黄铜制砝码,这样只需再添加与所需称量量相对应的砝码即可。如果需要称量的的是液体提取物,可以用移液管将足够量的提取物倒入容器中,使其重量略高于所需重量。之后倒空移液管,再从容器中取出少量提取物。如果容器仍然过重,则再次倒空移液管,重复此过程,直到达到所需的重量为止。

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该容器太轻了。实际的重量介于容器中的物质重量与移液管中剩余的少量物质重量之间;需要不断向容器中添加提取物,直到其重量再次超标,然后重复这一过程,每次都减少添加量,直至得到足够精确的数值。在称量样品时,无需达到毫克级的精确度;但通过练习,很容易达到这样的精度。如果样品是固体,可使用铲子代替移液管。对于液体或糊状提取物,应尽快完成称量,因为它们会因蒸发而减轻重量。

[154] 可以用普通铁笔在瓷制容器上书写,再用喷灯加热,从而在其表面留下不可擦除的标记。

要溶解液体提取物,最简单的方法是在1升烧瓶的颈部安装一个大的漏斗,向烧瓶中倒入少许沸水后,将容器倾斜放入漏斗中,再用玻璃洗瓶或洁净的铜壶中的沸蒸馏水冲洗容器,直到烧瓶内的液体达到刻度线。随后用一个小烧杯盖住烧瓶的颈部,注意小烧杯应仅挂在烧瓶颈部,而不能压在烧瓶肩部处;再将烧瓶放在冷水龙头下快速冷却,使其温度尽可能保持在15℃略高一点的水平,最后再向烧瓶颈部加冷水至刻度线,并充分摇匀。

固体或糊状提取物则可在烧杯中通过逐次加入沸水并搅拌来溶解,这些沸水随后被倒入烧瓶中,未溶解的物质则留在烧杯中。当烧瓶几乎装满时,如果有少量未溶解或难溶的物质,可以用最后的热水将其冲入烧瓶中,之后再按照前述方法对烧瓶进行冷却和混合。

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图65——普罗克特提取器。
提取树皮或瓦洛尼亚石等固体物质较为困难,但以下是一种简便的方法,已被国际协会认可为标准方法。如图65所示,将一个容量约为200立方厘米的普通烧杯放入水浴中,其大小可根据需要处理的物质重量进行调整。在烧杯中放置一个带蓟状开口的漏斗,该漏斗的管身被弯成两个直角,开口处则覆盖着一块细丝纱布(类似磨坊使用的那种),用作过滤层;该漏斗通过夹具固定在适当位置。在漏斗管身的自由端,用橡胶管连接着一根长六到八英寸的玻璃管,该橡胶管上装有旋塞,可用于调节液体的流动。此外,还需要使用经过盐酸清洗以去除铁质及可溶性物质的细银砂。

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用清水彻底冲洗后,将液体倒入烧杯中,使其深度达到漏斗口周围约半英寸处;接着加入已称量好的鞣料。最好用冷水将鞣料浸没并让其静置一整夜,但如果时间紧迫,也可使用30°至50°的温水,在鞣料完全浸透后再开始提取过程。通过抽吸虹吸管让液体缓慢滴入一升容量瓶中,同时用本生灯保持水浴的温度,必要时还需向烧杯中补充相同温度的清水。[155] 在温度超过50°之前,至少需要过滤500立方厘米的液体;之后,除了漆树和苦木的提取过程应在30°左右开始且温度绝不能超过50°外,其他情况下温度可升至沸点。对于800至900立方厘米的液体,过滤过程至少需要1.5小时;如果此时鞣料仍未被完全提取,就必须取出那升容量瓶,换用普通的无刻度容量瓶继续过滤,直至鞣料被完全提取。第二个容器中的稀释液需被煮沸浓缩,直到其体积小到可以加入一升容量瓶中的液体中;煮沸时要在容器颈部放置一个小漏斗,以防止液体喷出及空气进入。无论如何都不得对过滤初期得到的浓液进行煮沸,因为这会导致单宁质被破坏。随后将溶液冷却,并按前述方法调整至指定体积。如果过滤速度较慢,用一升水即可几乎完全提取出所有鞣料,从而避免蒸发带来的麻烦。[155] 鞣料应保持均匀的层状,如有必要,可用温度计或玻璃棒定期搅拌表面。总溶解物——经过上述处理得到的溶液现在需要过滤,必须严格遵循国际协会规定的滤纸规格、类型以及过滤方法。所有的滤纸和过滤方法都会吸附微量鞣料,因此对于漆树和毒芹提取物这类溶液来说,很少有方法能得到清澈的滤液;为获得一致的结果,必须采用完全统一的方法。[156] 对于漆树而言,若不严格遵循标准方法,很容易导致结果出现数个百分点的偏差。舍弃过滤液前几份液体的目的,就是尽可能避免因滤纸吸收鞣料而产生的误差,从而确保得到清澈的滤液。现在用精确的移液管量取50立方厘米的清澈滤液,然后将其置于已称重的瓷盆中蒸发至干。

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为测定“总溶解量”,需使用蒸汽浴。这些操作以及后续步骤都应重复进行两次,即便在配制初始溶液时并未如此做,但这样做显然更为理想。[156] 作者的实验室已经制定了针对滤纸吸收效应的校正方法,该方法也被国际协会的最新会议所采用。参见《Collegium》杂志1902年第145-158页以及附录A第477页。蒸发操作通常使用直径约为三英寸的普通轻质瓷制容器,如果容器为平底结构(碟形),则蒸发速度会更快。除了瓷制容器外,也可使用半球形的薄玻璃容器;从成本考虑,铂制容器是最理想的,不过铝制和镍制容器虽然蒸发速度快,但会被某些液体腐蚀,因此其重量容易发生变化。如果将蒸汽浴置于有空气流动的环境中,以便快速带走产生的蒸汽,蒸发速度会更快,但同时必须保护容器免受灰尘污染。在理想条件下,用瓷制容器蒸发50立方厘米的液体大约需要1到1.5小时。一个带有直径为2.75英寸的孔洞的薄铜盖的普通锅也可以用作水浴器;但对于大量样品的蒸发处理而言,使用由薄铜板制成的矩形浴槽更为合适,这种浴槽可容纳一排或最多两排容器,并配有保持水位恒定的装置,或者配备来自锅炉的蒸汽供应以及用于排放冷凝水的装置。一旦容器中的物质完全干燥,就可以将其转移到烘干炉中。最理想的烘干方式是将容器置于一个封闭的腔室中,该腔室内充满大气压下的蒸汽,同时通过水喷射式空气泵维持真空状态;但由于这种设备成本较高,因此可能只有专门从事此类工作的实验室才会配备它。除了真空炉之外,使用燃气燃烧器加热、并通过水银调节器将温度控制在100-105℃的空气炉也能获得不错的效果,而且成本也较低;不过要使其正常工作,就需要相当大的细心程度以及一定的科学知识。在熟练的操作者手中,沃灵顿的弗莱彻公司生产的那种小型“早餐炉”型燃气炉也能带来良好的效果——这种炉子放置在一个由燃气燃烧器加热的铁板上,燃气的供应通过安装在顶部孔洞中的恒温器或水银燃气调节器来控制,同时还会配有温度计。容器不应放置得太靠近炉子底部,炉子底部应设置一块带孔的金属板,将其抬高约1英寸,以防止辐射影响容器。

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同时还能起到分散热空气的作用。用于通风的冷空气应从该板下方引入,同时要避免燃烧产生的气体进入。必须小心防止这些容器与金属结构中的发热部位接触,最好将它们放在铺有金属网或穿孔金属的架子上,以便空气能够自由流通。如果使用穿孔锌材料,必须为其提供良好的支撑,因为在所用温度下这种材料会变得非常柔软。在熟练操作者手中,普通的水炉或蒸汽炉并不是最理想的设备,但对于缺乏经验的人来说却可能是最容易使用的。这类设备无法将内部温度完全提升到沸点,因此像 Gambier、Quebracho 以及含有儿茶素的其他物质(见第298页)在这种环境中干燥速度会非常慢。另一方面,只要保持沸腾状态并持续供水,温度就能保持恒定,也就不存在过热的风险——而直接用燃气加热的烤箱则很容易出现过热现象。这类烤箱通常在顶部设有开口,可用于作为蒸汽浴。为获得最佳效果,这些容器应尽可能多地暴露在烤箱内的空气中(除非是在用于冷却的干燥器中,否则绝不能将多个容器叠放在一起),而且几乎不需要外部通风,因为经过蒸汽浴处理后只剩下微量水分;因此,干燥一小时之后就可以安全地关闭通风装置了。由于热量会通过门散失,最好用石棉板之类的绝缘材料来保护门,可以用铆钉或普通纸夹将其固定。在真空烤箱中,需要1到1.5小时才能使物品的重量稳定下来;在105℃的空气烤箱中则需要2到3小时;而在水炉中则可能需要大约4小时,不过Gambier类物质可能需要更长的时间。过度加热是不利的,因为残留物会开始氧化并增加重量。一旦判断出物品的重量已趋于稳定,就应立即将其从干燥烤箱中取出,放入干燥器中——干燥器是一个带有密封盖的玻璃容器,容器底部需涂上少量油脂,里面可放置干燥的氯化钙或浓硫酸,以吸收其中的湿气。将物品放在其中直至完全冷却,如果同时放入多个容器,则可能需要半小时。之后要尽快准确称量它们的重量,再将它们放回干燥烤箱中半小时,然后再放回干燥器中。每次称量时,都要将相应物品的精确重量记录下来,这样在它从干燥器中取出之前就能立即知道其重量是否有变化,从而及时发现是否有吸湿现象。其重量应比最初时的重量少1毫克左右即可。

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称重时,如果重量有所增加,那是因为发生了氧化作用;只要能确定此时容器完全处于冷却状态,那么最初的称重结果即可视为准确值——因为哪怕有极微量的热量存在,也足以使表观重量减少几毫克。如果材料有所损失,当然需要将容器重新放回烤箱中,半小时后再进行称重;不过凭借经验,这种情况其实很少出现。

所使用的天平必须能够以毫克为单位精确称重,且每个托盘的承重能力至少应为50克;虽然100克或更高承重能力会更方便,但只要稍加巧思,50克的承重能力也是完全可以实现的。如果不得不使用价格较低的天平,那么体积较小的那种可能更为精确。这类天平现在只需两三英镑就能买到,不过从各方面来看,还是选择质量上乘的天平为佳,其价格大约在10英镑左右。德累斯顿的Verbeek和Peckholdt品牌天平,因其结构简单、称重速度快,在约克郡学院的技术工作中表现出了极高的可靠性。无论在挑选天平时如何节省成本,砝码的精确度都至关重要,尤其是同一规格的砝码(如10克、1克等)之间必须能够精确地相互平衡。即便采取了所有预防措施,那些成对存在的砝码仍应带有识别标记(例如用中心冲孔的方式),并且始终以相同的顺序放置在天平上。此外,不仅是为了避免可能的误差,也是为了节省时间,那些重量极为接近的容器(如20克、25克、30克)应被舍弃,因为当与残留物(0.3–0.4克)一起称重时,可能需要调整较大砝码的使用量——因为必须记住,所用砝码的任何误差都会集中在那少量的残留物上。

在扣除空容器的重量后,将50毫升样品中两种残留物的重量(两者应基本相同)以毫克为单位相加,再将这个总和除以所使用的鞣制材料的重量(以克为单位),这样就能得到“总可溶性物质”的百分比。

至于“非单宁物质”——现在需要确定“总可溶性物质”中属于“非鞣制物质”的比例,也就是那些无法通过皮革粉处理从溶液中去除的物质。所谓被去除的“鞣制物质”包括色素以及其他一些物质,虽然这些物质会被皮革吸收,但从严格的化学意义上来说它们并非单宁。(参见第480页的注释。)

根据国际协会的方法,图66所示的装置被用于这一目的。玻璃钟形容器内需仔细且均匀地填充皮革粉,同时要确保不会留下任何通道。

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尤其是在两侧,液体可以由此进入虹吸管,而无需穿过皮革粉层。在向钟形容器中注入液体之前,应先用棉絮松散地堵住虹吸管的短管部分(让少量棉絮从管端露出),以防止粉末进入管内。皮革粉则通过用橡皮筋固定的一块薄布保持在钟形容器内的原位,随后将钟形容器放入烧杯或量筒中,如图所示;然后逐渐加入已过滤的液体,使其被皮革粉吸收,直到整个容器都被均匀浸湿。那些最初通过滤纸过滤后被当作“总溶解物”而舍弃的液体也可以用于此目的,且无需保证其完全透明。接下来轻轻抽吸虹吸管,让滤液一滴一滴地滴入量筒中。最初收集到的30立方厘米的液体应被舍弃,因为其中含有来自最纯净皮革粉的微量溶解性皮革物质;接下来的50立方厘米的液体,如果与透明的单宁溶液(不含溶解性皮革物质)或最初的30立方厘米液体混合后没有浑浊现象,那么就可以使用。这50立方厘米的液体可通过蒸发和干燥的方法来测定其中的非单宁成分,方法与测定“总溶解物”时相同。有些拥有高精度天平的化学家更倾向于只蒸发25立方厘米的液体,这样能节省一些蒸发时间;但无论如何,在进行测量之前必须让全部50立方厘米的液体都流过过滤器,因为随着过滤的进行,滤液中的固体含量会有所变化。过滤和蒸发过程应重复两次。残留物的重量会被换算成百分比,作为“可溶性非单宁物质”的含量,计算方法与测定“总溶解物”时相同;用该数值减去“总溶解物”的数值,得到的差值即为“单宁物质”的百分比。如果使用国际协会的英国成员所使用的那种皮革粉(由萨克森州弗赖贝格的Mehner和Stransky公司生产),则过滤过程中不会遇到任何困难。这种粉末呈中性,含有10%到20%的纤维素,以提高其吸附能力。它在过滤器中不会膨胀,因此应尽可能紧密地填入钟形容器中,所需用量约为10克。如果钟形容器填充得当,过滤过程大约需要一小时,但如果液体流速过快,则需通过橡皮管上的阀门来调节。

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虹吸管的管子。如果使用其他粉末,而这些粉末通常含有酸,并且在钟形容器中会膨胀很多,那么填充工作就会变得极为困难。此外,虽然必须将钟形容器的侧壁紧密压实,但还需格外小心,以确保粉末在中心部分保持松散状态,否则过滤器就无法正常工作。关于中性皮革粉末,有一点需要提及:Paessler和Appelius[157]指出,如果用经过碱或亚硫酸盐处理而变得可溶的提取物进行检测,并使用完全中性的粉末,那么与碱结合的部分单宁不会被吸收;而使用酸性粉末时,则所有单宁都会被检测出来。[157]《Ledermarkt》科学附刊,1901年,第107页。

美国官方农业化学家协会所采用的“摇动法”具有某些优势,尤其是在分析含酸的酒类时——因为这些酒类中的酸会导致过滤法得出的结果偏高(见附录B,第480页)。此外,与过滤法相比,该法对所使用的皮革粉末的质量要求要低得多。因此,国际协会将其视为适用于所有制革材料的检测方法,而对于酒类则规定必须使用此方法(见附录A),故有必要对其作简要说明。虽然使用质量稍逊于过滤法所需标准的皮革粉末也能成功实施该检测,但所得的单宁含量通常会比过滤法的结果低1%到2%。需要使用一种能够充分搅拌皮革粉末与待检测液体的专用摇动机;如果需要进行大量检测,最好使用电动驱动的摇动机,否则工作量会相当大。通常会使用一种用于混合饮料的“摇奶器”(见图67)来执行这项工作。进行检测所需的粉末量约为每次8克普通风干粉末,实际操作时可加入5克;将这些粉末放入一个大烧杯中,加入相当于其重量25倍的蒸馏水,然后让其在水中浸泡24小时。在开始检测时,先加入1.5%的预先溶解在水中的铬明矾,而在检测结束前6小时再加入1.5%的相同浓度铬明矾。之后通过亚麻布挤压的方式将粉末清洗干净。

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继续进行洗涤,直到洗涤液与氯化钡混合后不再产生沉淀物;之后用亚麻布将溶液充分挤压出水分,最好使用压滤机辅助操作。随后对湿态的挤压后的粉末进行粗略称重,以此估算出为得到每份7.5克原始干粉所需的具体量(风干后的粉末含水量约为15%)。接着从其中取出一部分粉末,在容器中精确称重,先在水浴中干燥,然后再放入烘干箱中进一步干燥,通过重量变化来确定其含水量。根据每次测定所需的大致粉末量——尽可能选择整数克数——将相应量的粉末装入与测定次数相等的、容量约为300立方厘米的瓶子中。向每个瓶子中加入100立方厘米的过滤液,再摇晃每个瓶子10分钟(阿尔索普先生称根据他的经验,5分钟就足够了)。之后通过漏斗过滤瓶中的液体,漏斗的管口需用纯棉绒堵住,不断过滤直至获得清澈的滤液,然后按照国际标准方法蒸发掉50立方厘米的滤液。此时需要根据湿粉中所含的水分量对所得残留物进行精确校正。将干燥后的粉末的重量损失除以其湿重,即可得到每克湿粉中所含的水分量,再将这一数值乘以加入液体中的湿粉的重量,即可得出每100立方厘米液体中所含水的重量(或体积,以立方厘米计)。因此,如果将测得的残留物重量乘以该数值再加上100,再将结果除以100,就能得到相当于50立方厘米未稀释但已去除单宁的液体所应具有的重量;由此就可以像处理过滤过程得到的残留物那样精确计算出非单宁成分的含量。当然,在实际操作中,人们会找到一个系数,只需将所有残留物的重量乘以该系数,即可将其校正为未稀释状态下的重量。虽然这个流程听起来有些复杂,但实际上,当需要进行大量测定时,它的速度其实与过滤法相当,甚至更快;而且由于人们正在不断努力改进这一方法,它很有可能会取代过滤法。在确定了材料中的单宁成分以及可溶的非单宁成分之后,接下来就需要测定水分以及构成整体成分的不溶性物质。为了测定水分,可将不超过两到三克的干固体材料,或半克的湿态或液态提取物放入容器中,然后按照处理残留物的相同方法进行干燥,只不过达到稳定状态所需的时间会更长一些。采用如此少量的液态提取物的目的,就是为了尽可能缩短干燥时间以及由此带来的氧化反应。

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这是可行的,因为提取物表面很快就会形成一层硬壳,这使得进一步干燥变得极为困难。在液态和半液态提取物中加入少量酒精并加以稀释,这样在倾斜容器时就能让液体以薄层形式分布在容器壁上,同时酒精还能促进水分的蒸发。容器中干燥残留物的重量即为“总固体”,而流失的重量则为“水分”;通过将这两者乘以100再除以最初所取物质的重量,就可以得到相应的百分比。另一种常用于处理提取物的方法是在过滤之前用移液管取出50毫升(重复两次)已溶解且充分混合的提取液,然后以与测定“总可溶物”相同的方式将其干燥。将两种残留物以毫克为单位相加,再除以用于分析的提取物重量,即可得到“总固体”;用100减去这个数值即可得到“水分”,而“总固体”与“总可溶物”之间的差值则是不溶性物质的百分比。还有两点需要注意:如果使用第一种方法测定总固体,而用常规方法测定总可溶物,那么在不含不溶性物质的提取物中,两者往往会有0.1%或0.2%的差异,这可能是由于难以完全去除水分,或是总可溶物残留物发生了轻微氧化所致。另一方面,如果采用第二种方法,即使是在完全可溶的提取物中也会检测到少量“不溶性物质”,这是因为滤纸吸收了单宁或色素所致。关于如何修正这一误差,可参考《Collegium》1902年刊第145-158页以及附录A第477页。由于鞣制材料的价值往往与其颜色的浅深密切相关,因此人们习惯在合同中规定含有0.5%鞣制物质的溶液的颜色深度——该颜色是通过I.A.L.T.C.分析法测定的,测量是在厚度为1厘米的玻璃比色皿中进行的,并通过与比色计中的标准有色玻璃进行比较来确定。关于测量方法,可参阅L.I.L.B.第131页。注:本章中提到的所有仪器都可以在利兹市商业街的Reynolds and Branson公司、东南部Jamaica路的Portway公司,以及其他大多数化学仪器供应商处购买到。

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第二十一章 鞣料原料的研磨

在提取其中的单宁之前,大多数原料都需要先经过研磨。几乎唯一的例外是divi-divi和algarobilla,因为这两种原料中的单宁含量极低。无论是固体还是液体的提取物,都只需溶解在水中或适当的溶剂中——实际上它们在水中是完全可溶的。对于那些溶解度较低的提取物,最好在50°至60°C的温度下并配合剧烈搅拌来进行溶解。

实际的研磨方法以及所使用的设备不仅取决于要研磨的原料种类,还取决于所采用的浸出方法。因为必须确保浸出液能够完全渗透到被研磨的原料中;如果原料研磨得过细,或者由于堆放高度过高而承受过大的压力,就很容易形成致密的黏土状物质,其内部的单宁则无法被提取出来。

在实验室里,由于需要在几小时内完成彻底的提取,因此原料的粒度越细越好;但在大规模生产中,则必须使用粒度较粗的原料,而且浸出过程可能需要数天甚至数周时间,此时往往难以完全提取出所有的单宁。不过,未来这些机械上的难题很可能会被克服,届时大规模生产中的原料也能像目前在实验室里那样被充分研磨并完全提取出单宁。

最早用于研磨橡树皮的研磨方法之一至今仍被用于处理漆树皮(见第271页),该方法就是用大型圆形石块将原料碾碎,而这些石块通常由马匹驱动旋转。这种工艺对于处理树皮来说效率极低且速度缓慢。

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与用于研磨小麦的磨石类似,那种水平式磨石早已被基于相同原理的铁制或钢制磨机所取代。如图68所示,这类磨机由一个“钟形”或内锥体构成,其表面布满刀片或齿状物,这些刀片或齿状物与锥体的垂直面呈一定角度排列,且越往锥体下部及较宽处,其尺寸越小、数量越多。该内锥体在外部的空心锥体或外壳内旋转,外部锥体上也有刀片或齿状物,但其倾斜方向与内部锥体的相反,从而像剪刀的刀刃一样以一定角度相互交错。锥体的角度经过精心设计,使得刀片在靠近底部时逐渐靠得更近。外部锥体是固定的,上面设有类似咖啡磨机那样的进料口;而内部锥体则可以绕轴旋转,这样放入进料口的树皮就会被压在两个锥体之间,不断被研磨得越来越细,直到到达底部后掉落出来。这些刀片或齿状物通常是与金属锥体一体铸造的,必要时可用冷凿将其磨尖。这项工作不应在磨坊内进行,否则细小的铁屑可能会混入树皮中,导致皮革出现污渍。这种磨机在英格兰的运转速度约为每分钟30转,而在美国则接近此速度的三倍。它对干燥的材料处理效果很好,但一旦材料含水量较高,就会容易堵塞。因此,在使用这种磨机时,最好让皮带保持一定的松弛度,使其在产生足够压力之前就会打滑,因为在研磨等作业中,安全离合器几乎起不到作用。还有一种与上述磨机略有不同的类型,它由一对圆盘或钝锥体组成,其中内侧的锥体绕水平轴旋转。刀片或齿状物通常呈同心圆状排列,并彼此咬合。需要研磨的材料从固定圆盘的中央附近投入,然后从边缘排出。从图69可以看出这类磨机的结构。那些卡在刀片之间的极小的铁屑或钢屑常常会导致刀片断裂,同时产生铁屑,这正是这种磨机无法用于研磨树皮的一个严重缺陷(施迈雅公司的“Excelsior”、格莱瑟公司的“Favorita”以及哈迪专利工具公司的“Devil Disintegrator”都属于这类磨机)。

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图69——“Excelsior”型研磨机。
没药树皮和含羞草树皮特别难以研磨:前者是因为其果实中的硬质籽粒容易堵塞研磨机,后者则因其极高的硬度与韧性而难以加工。如今已有各种结构的粉碎机出现,它们能够很好地研磨这两种材料。尽管这类粉碎机存在引发火灾的风险以及会产生大量细粉尘的缺点,但鉴于其在研磨难处理材料方面的高效性,通常仍比带齿的研磨机更受青睐。尽管存在这些缺陷,但由于其在处理难研磨材料时的高效性,这类粉碎机已被广泛使用。它们的工作原理是通过高速旋转的粉碎装置将物料撞击成粉末;在小型机器中,这些粉碎装置的转速可达每分钟2500至3000转。第一台粉碎机是由Carr设计的,它由两个同心的钢条圆筒或篮子组成,这两个圆筒以极高的速度反向旋转,物料被送入其中后,会因撞击钢条及外部外壳而被粉碎。

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图70——粉碎机。
卡特很快便设计出一种更简单的结构:该结构仅使用一个轴,轴上装有径向搅拌器,用于将物料撞击到带锯齿的外壳上。外壳的周缘部分装有栅格,当物料被粉碎到足够小的尺寸后就会从这些栅格中排出。通过更换不同规格的栅格,可以调节物料的粉碎程度。几乎所有知名的制革机械制造商都会生产这种结构的粉碎机,只是会有一些细微差别;图70展示的就是其中一种形式,而图71则展示了一种结构类似但体积更小的粉碎机,其内部结构一目了然。
在更为先进的机器中,外壳的侧面以及周缘通常都被设计成波纹状,以此增强对物料的冲击力。那些转速高达每分钟3000转的粉碎机,能够毫不费力地粉碎诸如石头或砖块之类的坚硬物质,但制革原料中的铁屑则可能造成损坏。为此,人们采用了各种磁性装置来分离这些金属,不过效果并不理想。

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在最好的磨粉机中,击打装置与内部结构设计得便于更换,因此损坏情况很少会很严重。

图71——拆开后的粉碎机,显示其内部结构。

为避免振动,所有这些高速磨粉机的转盘及击打装置都必须经过精确的平衡处理。最有效的办法是将主轴从磨粉机中取出,让其放在两个水平放置的直边上,然后对重量过大的击打装置进行打磨或修整,直到其在任何位置都能保持平衡状态。

最近,威廉姆斯专利粉碎机公司在美国推出了一种新型粉碎机。这种机器的多个转盘通过键与主轴相连,而多组“锤子”则通过铰链螺栓悬挂在主轴的周缘上。每根钢制锤子都可以自由摆动120°,当机器运转时,由于离心力的作用,这些锤子会偏离中心位置。

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在击打被放置在“砧座”上的材料后,锤子会反弹回来;对于那些未被击碎的材料,锤子会再次回到正常位置,然后由下一组锤子继续对其进行处理。锤子通过铰链结构悬挂,这为该机器带来了其他同类机器所没有的灵活性,同时也降低了因金属碎片随物料一同进入而造成机器严重损坏的风险。制造商称,与市场上其他功率相当的粉碎机相比,这种机器的维修速度更快、成本更低。最近,其结构设计也有了显著改进。图72展示了该机器的截面结构,当然图中只能看到每组锤子的末端部分。

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图72——威廉姆斯式粉碎机的剖面图。
当使用没药果或瓦洛尼亚树作为浸出原料时,通常最好将其在带齿的滚筒之间碾碎,而非将其磨成细粉。因为这样能够完全破坏其细胞结构,而且通过碾压形成的碎片比用粉碎机将物料磨成粉末后形成的碎片更有利于渗透作用,同时能耗也更低。从图73中可以很容易地了解该机器的整体结构,只需指出:上方的小滚筒主要起到为较大尺寸的碾碎滚筒输送物料的作用即可。
在最先进的粉碎机中,这些滚筒是由安装在方形轴上的多个带齿钢盘构成的,因此当这些钢盘出现磨损时,可以方便地更换或重新磨锐。

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已经出现破损或磨损的情况。

图73——没药树皮粉碎机。

在美国,有一种粉碎机,它利用类似圆锯的带齿圆盘来切割或磨碎树皮,但这类机器只能处理质地脆弱的树皮,而面对含纤维较粗的树皮时则立刻无法正常工作。另一种较好的粉碎机是“刨削式粉碎机”,其结构为:刀片固定在圆盘、圆锥体或圆柱体上,以高速旋转,同时有带齿的滚筒将树皮以特定角度送入刀片之间,从而使树皮被斜向切割成碎片。这种粉碎机在美国被广泛用于处理铁杉树皮,效果尤为出色。其工作原理与用于切割橡木、克巴查木以及各种染料用木材的机器完全相同。图74展示了一种刨削式粉碎机的结构。

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图74——磨粉机。
通常,从磨粉机中出来的物料其颗粒大小分布极不均匀,因此有时需要对其进行筛分,将较粗的颗粒分离出来,用于后续的处理或重新研磨;而较细的颗粒则更适合用来制作粉尘。使用能够以较大动能将树皮抛出的粉碎装置时,可以在磨粉机下方斜放一个筛子,这样较细的颗粒就会透过筛子被分离出来。不过,这个筛子的上表面必须极其光滑且非常坚固,因为普通金属网会立刻被物料的冲击力刺穿。所谓“锁式金属网筛”,即通过将金属丝缠绕在横向杆上来固定它们,这种筛子非常适用。如果在某些情况下无法采用这种方式进行筛分,那么就可以使用圆柱形旋转筛或近乎水平的筛子。

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可以使用由偏心装置驱动的筛子。这类筛子的安装成本更低,且占用空间更小;通过使用不同粗细的金属丝或穿孔钢板,还可以将材料分割成多种不同细度的等级。

图75——破树皮机。

从树上剥下的橡树皮通常长度约为三英尺,在用上述机器进行研磨之前,必须先将其切割或破碎成更小的碎片。这一工序通常是通过手工将树皮砍成约四英寸长的小块来完成的,这种操作被称为“切碎”。有时也会使用基于脱粒机原理的机器,这类机器由一个飞轮以及径向固定在飞轮上的弯曲刀片组成。另一种方法则是让树皮通过相互咬合的齿轮辊来破碎,这些齿轮辊通常安装在研磨机上;从图75中就可以很容易理解这种机器的结构。

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在比利时以及其他一些生产树皮的地区,通常会在树皮加工前去除其表面的苔藓和死皮,但显然这些杂质在加工完成后又会重新混入树皮中!由于这类树皮往往还含有大量黏土和污物,因此最好在将其送入加工厂之前先通过粗筛网过滤,以去除大部分杂质;否则这些杂质会导致产生的酒液颜色发黑且品质不佳。

在制定火灾保险政策时,如果使用粉碎机来处理制革原料,通常会收取更高的保费。因为机器的金属部件可能会与进入其中的燧石或金属碎片相撞,从而产生大量灰尘和火花,这会增加火灾风险,尽管只要采取适当的预防措施,这种风险其实是很小的。(参见第446页)

所有粉碎机都类似于通风扇:它们会将空气与物料一起吸入,然后以强大的力量将空气从边缘排出。这些空气中充满了来自制革原料的灰尘,而这种灰尘会对肺部造成严重刺激。为了解决这个问题,人们通常会在机器的壳体中设置空气通道或烟道,将排出的空气重新引回粉碎机中。这样空气就能在系统中循环,但仍会有部分空气从外部吸入并与被粉碎的物料一同排出。因此,建议在空气排出的地方设置过滤装置。一种简便的方法是使用大型法兰绒袋,利用空气将其吹胀,待机器停止运转后即可抖落袋中的灰尘。另一种有效的方法是将腔室的墙壁或天花板制成帆布或麻布材质;不过无论如何,都应确保空气能够顺利排出,只要排出的空气中灰尘量不会造成困扰即可。

链式输送机——在英格兰,被粉碎的物料通常是用手推车或篮子从加工厂运送到浸渍槽中,而在美国,链式输送机的使用则极为普遍。毫无疑问,这种输送方式能在相对较低的成本下大大节省劳动力。最实用的制革原料输送机是由一个槽组成,一条环形链条穿过该槽,链条上装有刮刀。通常用于此目的的链条是由相互咬合的方形链节构成的,能够安装在带齿的轮子上。美国的几家公司以及英格兰德比的Ewart Chain Conveyor Co.都会生产这类链条,他们不仅提供普通的链节,还有带有凸起的链节,这些凸起可用于固定桶、刮刀以及各种附件。

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图76——链条输送机。
在许多情况下,输送槽呈V形,链条以一定角度在其中运行;而在其他情况下,输送槽则如示意图所示为平底或矩形结构。刮板可以由金属或木材制成;当需要将物料输送到陡峭的斜面上时,则应使用铲斗而非刮板。图76展示了这种输送机的结构。
对于干燥物料而言,一种实用的输送方式是使用编织棉带,该棉带在平滑的输送槽中运行,其上每隔一定距离会装有铆接的横条。这些横条应略微伸出皮带边缘,以避免磨损。使用此类皮带时必须注意,不能让物料卡在皮带与滑轮之间。

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链式输送机常被用于将处理后的皮革从浸出槽输送到炉子中,偶尔也用于运送皮革原料。在玉米加工厂中还有其他几种输送机在使用,其中基于螺旋原理工作的螺旋输送机或蜗杆输送机被广泛用于输送玉米。但由于皮革材质较粗糙,摩擦力会大幅增加,因此这类输送机并不适合用于输送皮革;不过偶尔也会被使用。由多个独立叶片构成的输送机则尤其应避免使用。最近,德国推出了一种新型的输送机:它由一个安装在钢弹簧上的轻型槽体组成,通过偏心装置使槽体纵向振动,从而将物料从输送机的一端抖动到另一端;槽体在向外移动时的速度低于返回时的速度,这样物料就能随着槽体的前进而被输送,而在返回时则会在槽体上滑动。显然,这一原理也可应用于筛分作业。

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第二十二章 单宁提取物的提取与制备

浸出过程——当原料被研磨至适当的细度后,即可开始提取。这一过程需要相当长的时间,因为单宁存在于由类似木质的物质(纤维素和木质素)构成的细胞中,水很难快速渗透过这些细胞壁。因此,除非原料被研磨得极为细腻,否则就需要长时间浸泡才能使其中的单宁被完全提取出来。制革工人的目标应是将树皮等原料研磨到尽可能细腻的程度,以便尽快提取单宁,但同时又不能研磨得过于细腻,以免它们在浸出液中凝结成块,阻碍液体的流动。采用现有的大规模提取方法时,只需将原料稍微粗略地研磨或粉碎即可,这样才便于液体渗透;不过,未来很可能会出现一些更好的机械手段,用来处理那些经过过度研磨的粉尘状物质,从而实现更快速的提取。

在大约150年前之前,人们并未尝试对制革原料进行浸出处理,只是将其分层铺在皮革之间,再用清水湿润。浸出技术起源于英国,最初只是为了彻底提取已用于铺层的原料中的单宁;但后来人们发现,使用浓度较低的液体代替水效果更好,于是便开始使用新的原料来制备浓度更高的溶液。最早的浸出装置只是一个带有一个穿孔的木制开口的坑,泵可以放置在该开口处,以便在不被固体物质堵塞的情况下抽出液体。后来人们在坑中添加了一个与之相连的带孔的“假底”,这一设计大大提升了效率。后来人们发现那个穿孔其实并无必要,现在它仅仅用于让液体通过,或是用于操作连接至地下泵井的管道中的塞子。制作假底的最佳材料是厚度约1英寸、宽度约2英寸的木条,这些木条需以斜向方式切割,使得上表面比下表面更宽,这样可以减少木条之间的间隙被堵塞的可能性。这些木条则用钉子固定在一起。

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使用铜钉将横木固定在一起,这些钉子的长度应足以确保横木牢固连接;根据地面材料的状况,横木之间应保留1/4英寸至1/2英寸的间距。格栅底部应至少分为两部分,以便于清洁时将其拆下,且该底部应置于独立的垫块上,最好将这些垫块用钉子固定在横木的底部。如果每次清空坑洞后都清理掉底部下方2英寸至3英寸范围内的杂物,那就足够了,否则则不行。在即将介绍的“压滤系统”中,确保底部下方以及横木之间没有障碍物非常重要,这样才能让液体顺畅流动。图77展示的是格栅底部的一个结构。使用带有倾斜工作台的圆锯,并在每次切割时转动木板,就可以轻松地切割横木。对横木进行刨平处理并无任何好处。

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图77——Leach-Bottom的剖面图。
由于无法仅通过一个浸出池来制取浓酒精,因此现在总是需要使用多个浸出池。正是这种有系统的或其他的浸出方式决定了有多少总单宁会流失在“废鞣剂”中。对于经过妥善处理的原料而言,其“废鞣剂”中的鞣质含量不会超过1%;不过,何种程度的提取才是可行的,则取决于所使用的鞣料以及所要生产的皮革种类。目前被认为最理想的浸出方式是基于“连续式”提取工艺的。在各种形式中,“压榨浸出”最为简单,而且在大多数情况下只需采用这种方式即可。

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图78——压滤浸出装置的平面图与剖面图。
图78展示了该浸出装置的平面图及垂直剖面图。假设这些浸出装置已经运行了一段时间,其中浓度最高的浸出液已被输送到制革池中,或者在用于生产提取物的情况下则被送入脱色槽或蒸发器中。此时,系列中的最后一个槽内充满了水或废液,必要时可用蒸汽对其加热。这些水会促使槽内的物质进一步被浸出,从而使液体在流经各个槽的过程中逐渐变得更为浓烈。留在最后一个槽中的极弱浓度液体会被泵送到备用池中,或被送入下一个浓度更高的槽中,继续推动液体向前流动;该槽中的废物质会被清除,然后注入新的液体,这样它就又变成了最浓的浸出液。

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最浓的液体会被流水或较稀的液体压送到最弱的浸出槽中。至于这种浸出槽组合的构造,其细节会因采用传统的英式方形沉坑结构还是美式的圆形槽式结构而有所不同。在传统结构中,与底部下方空间相连的垂直管道通常由木头制成,类似于老式的“导流口”,它们被设置在每个坑的一侧或角落,并通过一段短通道与下一个坑的顶部相连,这段通道的上方可以保持开放状态,也可以根据需要加以覆盖。这些导流口及连接通道都必须有足够的尺寸,以避免阻碍液体的流动;对于由六到八个浸出槽组成的系统,连接通道的底部应至少位于各浸出槽顶部以下10到12英寸处,且浸出槽内不得填充超过该高度的物料。这样做的目的是确保液体能从第一个浸出槽顺利流到最后一个浸出槽。此外,还需要有办法暂时封闭位于首尾浸出槽之间的连接通道。在规模较小的情况下,可以用塞子来做到这一点;滑动式木门虽然方便使用,但很难保持密封。用楔子或铰链将门固定在印度橡胶衬垫上,似乎是一种可行的方案。如果采用圆形槽式结构,垂直连接部分同样可以用木制通道来实现,但用于横向连接的则几乎必须使用铜管。如果在浸出槽中央设置一个垂直的铜制导流口,用于加热或排空浸出槽中的液体(见第334页),那么可以通过一根直径较大的薄铜管将其与横向管道相连,从而实现液体的向上流动,而这根铜管必须能够移动,以便于对浸出槽进行操作。类似炉管那样的接头应该已经足够密封了,如有必要,还可以在上面套上一个印度橡胶环来进一步增强密封性。一般来说,六到八个浸出槽就足以构成一个有效的压滤式浸出系统。如果将更多浸出槽串联起来,通常就需要通过泵来辅助液体的循环,要么是抽取中间某个浸出槽中的液体,要么是使用霍尔布鲁克系统中的一个或多个泵——该系统中在浸出槽的导流口处安装了一个结构简单的动力泵。显然,液体必须从下往上流经各个浸出槽,再通过垂直管道上升,这样才能避免弱浓度液体与浓浓度液体混合。

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为了解决所谓的“通道问题”,该系统经过了一些改进和调整。一些制革工人总是担心,浸液可能会将物料推开,从而在其中形成通道,进而影响鞣质的有效提取。在作者看来,这种担忧被大大夸大了——除非在浸液流动时以极快的速度将其抽出,否则很难形成这样的通道。无论如何,通过偶尔翻动浸液中的物料,使其稍微变轻并重新排列,就可以完全避免这一问题。

还需要指出的是,即便有合适的加压或循环系统,也并不妨碍按需频繁抽取浸液,不过通常应避免这样做。因为一旦浸液中的液体被抽走,物料就会凝结成紧密的块状,此时很难让液体继续渗透,而且这些块状物还可能从坑壁处收缩下来,从而引发原本想要避免的问题。将最初的、浓度最高的液体在单独的容器中提取出来,然后再在加压浸液中完成剩余液体的提取,这种方法也有一些优点——因为许多物料在初次接触液体时会膨胀并变得十分紧密。但总体而言,这种方法的额外成本并不值得。

上述所描述的加压浸液系统非常适合制革工人的需求:除了建造浸液池本身的成本外,其初始投资相当低;它能有效地提取树皮中的鞣质,还能节省大量的抽液劳动力。此外,当没有人在监督时,操作人员也不容易因图省事而遗漏某些浸液池。另一个重要的优势是:当浸液池已满时,无需再使用泵即可将更多液体注入最上层的浸液池;同样,当浸液池液位降至最低时,也能在溢出之前将更多液体注入最下层的浸液池。由于浸液的流动速度远远慢于优质蒸汽泵的抽液速度,因此将泵的出口连接到高度适中的储液罐中是非常有利的——这样就可以以适宜的速度将液体输送到各个浸液池中,同时也不必等到浸液池中有足够空间才能抽液。类似的储液罐在为车间输送液体方面也非常有用,尤其是在处理鞋底皮革的车间里,它能够让液体在夜间持续循环。

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在泵停止运转的其他时候,它们也可以被用作过滤剂。通过为这些装置安装底部衬层,并在其上覆盖一层几乎已失效的鞣剂,就可以用来过滤悬浮液。这些液体可以通过帆布软管输送到不同的槽中,或者更简便的方法是使用经过精确调平的槽体,必要时在槽上安装排放阀。这类阀门通常由半球形的铅制成,放置在由轻质黄铜铸件或木块上的印度橡胶垫圈上。(参见第457页及图79。)如果使用质量良好的印度橡胶,这类阀门的使用寿命很长,且密封性极佳。

图79——用于液体槽的阀门。

在英国,浸渍槽通常埋在地下,多由砖块、水泥或大型约克郡石块建造。这种浸渍槽成本较高,但非常耐用。另一种做法是使用外部用黏土加固的方形木制槽,这类槽适用于低温甚至高温的液体,但无法承受直接蒸汽的作用,因为木材会逐渐变形,导致黏土渗入液体中,从而产生黑色污渍。在美国,人们常用厚实的松木制成的大型圆形桶,其容量可达10到12吨,这类桶更能承受沸腾状态,而且通常被架在输送带上,废树皮可通过底部的检修孔倒入其中。采用这种方法时需注意:树皮以及大多数其他鞣制材料都无法像谷物那样从孔中流过,必须将其投入桶中,因此除非桶的尺寸足够大……

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从深度上来看,这种方法的操作更为简单,几乎同样容易实现。如果使用检修孔的话,必须在假底上开一个中央孔,然后在该孔上方安装由两三英尺长的铜管构成的结构,这些铜管要延伸到浸出液的顶部。当需要清空坑中的液体时,先拆下顶部的铜管,再用铲子将液体铲入孔中,直到达到第二段铜管的长度,之后再重复这一过程。中央铜管还用于在煮沸浸出液时促进液体循环,同时也可作为压滤式浸出系统中的循环管道。

关于温度对提取过程的影响,第344页有相关论述。不过,除非颜色浅度是关键因素,否则通常采用适度的加热方式更为有效。笔者认为(这一观点得到了大量精心实验的支持),只有那些几乎已经耗尽有效成分的浸出液才需要加热,这样不仅能够避免颜色变化,还能最大限度地提取单宁。在美国的制革厂中,人们常常在反应槽的假底下方安装铜制加热盘管来加热水体,但这类装置成本极高;而且,对于只需加热浓度较低的液体的情况而言,它并不比那种通过蒸汽直接加热且注重仅使用干蒸汽、并通过有效的蒸汽疏水阀去除蒸汽管道中所有含铁水分的加热系统更有优势。如果让蒸汽通过敞开的管道进入冷液体中,会产生令人不适的响声和振动,这不仅令人烦恼,还会对浸出液造成损害。为了避免这种情况,可以采用基于蒸汽喷射升水器原理的“静音式沸腾喷射器”;根据笔者的建议,这些喷射器还可以同时用于让水在即将用完的浸出液中的处理材料中循环流动,从而清除其中残留的最后一点单宁。实现这一目的的最简单方法是将向上喷射的加热蒸汽管与可移动的蒸汽管道相连,将其插入浸出液的中心位置,这样加热后的水就会流过浸出液表面,并向下渗透到需要处理的材料中。Körting公司生产的这类沸腾混合喷射器有两种形式,分别见图80和图81。

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图80和81——沸腾与混合喷射装置。
采用压力系统运行的封闭式铜制提取器,其结构与用于从甜菜中提取糖分的设备类似,这类设备虽常被推荐使用,但成本极高;与开放式容器相比,它的优势仅在于可以通过压力迫使液体在系统中流动,而非依靠重力作用。在压力下加热并不会带来任何好处,因为即便在开放式容器中加热也会破坏单宁、使液体颜色变深,并增加不溶性物质的含量,而更高的温度则会造成更大的损害。
在压力浸提系统中,对最弱的浸出液进行加热有助于促进液体的均匀流动,因为较温热的弱浸出液密度远小于那些较冷且浓度较高的浸出液,因此会浮在上方,从而将浓度较高的液体均匀地压向下方。这也有助于……

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其优点在于,液体在达到适合使用的浓度之前就会先被冷却;而在那些所有浸出液都需要加热的制革厂中,则常常需要使用昂贵的管式冷却器。随着液体冷却,溶解在热液体中的许多色素和红色物质会分离出来,并被制革材料过滤掉,从而得到颜色更浅、更明亮的液体。

图82——喷淋式浸出装置。

如图82所示,喷淋式浸出装置曾广泛应用于许多制革厂和提取工厂,尤其是在美国。这种装置是由艾伦和沃伦发明的,它所产生的液体起初浓度很高,但随着浸出过程的持续,浓度会迅速下降。这种浸出装置的原理与酿酒业中的捣碎槽和喷淋装置类似,但并不适合制革业使用,因为物料会过度暴露在空气中,容易导致氧化以及单宁的损失。此外,如果不使用大量水的话,也很难将物料中的物质完全提取出来。喷淋式浸出装置的工作原理是:将液体或水以一定的速率喷洒到需要提取的固体物料表面,使其能够以与流入容器相同的速度流出来。如果考虑到现在也有采用相同方法来销毁某些物质的事实,就能大致了解这种提取方式会导致多大的氧化反应以及随之而来的单宁损失了。

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通过将污水喷洒在焦炭层上,使其尽可能与空气混合,从而在受到焦炭层中细菌的侵蚀之前完成反应(见第473页);同时,在“快速醋制法”中,这种处理方式还能将低浓度酒精氧化为醋酸。就提取过程而言,制革商与提取物制造商所采用的方法在原理上并无差异,不过后者通常规模更大,而且为了提高产量或提高提取物的浓度,常常会使用更高的温度。对于那些含鞣质仅为2%至3%的橡木,或是虽强度稍高但鞣质含量仍较低的栗木等低品质材料来说,采用较高温度是出于实际生产需要。而这也正是导致处理液需要脱色的原因之一。干燥的血液主要被用作脱色剂,不过最近市场上出现了一种血白蛋白浆,据说它没有使用原始材料时存在的诸多缺点。需要脱色的液体会被注入装有蒸汽加热装置的混合槽中,该装置能够将液体温度提升至至少80摄氏度,通常还配有简单的旋转搅拌装置。倒入混合槽的液体温度不应超过48摄氏度,密度则不应高于20°Bkr(比重1.020)。将溶解在少量水中的血液或白蛋白加入混合槽中的液体中,充分混合后再将温度升至70摄氏度,此时白蛋白会凝固并带走大部分色素。随后,溶液会被转移到另一个容器中,让沉淀物沉降下来,再抽取清澈的液体进行蒸发处理。约8英寸深的浑浊部分则通过压滤机处理(这类压滤机可以用木材廉价制成),而清澈的液体则被送入蒸发器,压滤后的固体则被晒干作为肥料。除了血白蛋白之外,还有醋酸铅、氧化铝盐、酪蛋白以及其他含蛋白质的物质也被用于提取物的脱色处理,但它们的效果远不及白蛋白。脱色过程总会导致鞣质的损失,其中一部分会随沉淀的色素一起被带走;因此,只要没有必要,就应该避免使用脱色处理。

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通过在中等温度下进行谨慎的提取可以避免这一问题。对于那些容易产生浓度远高于20° Bkr.的鞣液的材料来说,尤其需要采取这种措施;因为如果能让这些鞣液直接进入蒸发器,就可以节省蒸发成本,而这往往是一个重要的考虑因素。另一种常用于改善提取物颜色的方法是使用亚硫酸处理。虽然可以用稀释的亚硫酸溶液进行提取,但更常见的做法是在浓缩之前将二氧化硫气体通入液体中。亚硫酸一方面作为弱酸,能够与石灰、铁、铜等碱性物质一起分解单宁类化合物和色素;另一方面则通过还原氧合物来防止氧化。不过,这种漂白方式并不能真正破坏或去除色素,这些色素在接触空气后仍会重新出现,无论是在液体中还是在使用该液体鞣制的皮革上,因此其效果往往只是表面上的。如果亚硫酸的存在量较大,还可能因使皮革膨胀而带来麻烦,但在浓缩过程中大部分亚硫酸会被排出。这里或许还应提到另一种工艺,尽管它严格来说并不属于漂白方法。某些鞣料,尤其是奎布拉乔树和毒芹,含有大量“难溶性单宁”,这些单宁会导致用它们制成的鞣液在冷却后变得浑浊。这些单宁会与碱类以及碱性亚硫酸盐形成可溶性化合物,在后一种情况下,亚硫酸会被释放出来并与碱结合。最近有一项专利[158]利用了这一原理,通过在密闭容器中加热奎布拉乔树及其他植物的提取物,并加入亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、硫化物甚至强碱,从而使这些提取物变得可溶;目前市场上已有许多基于此原理制成的“可溶性奎布拉乔树提取物”。即便使用了亚硫酸氢盐,大部分亚硫酸在完成防止氧化的作用后也会在加工过程中逸散,因此这些提取物仍保持中性或碱性。这类提取物完全有可能用于鞣制工艺,但Paessler最近的研究表明,碱性单宁不会被中性的皮革粉吸收,因此这不仅会导致分析结果出现偏差,而且在无需添加酸的鼓式鞣制过程中,还会导致无法充分利用全部鞣料。

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不过,当单宁被加入普通酒类中时,这些酒类中所含的酸会促使单宁释放出来。[158] Lepetit、Dollfus和Gansser,《英国专利》8582号,1896年。

有研究提出,可以利用氰化亚铁来沉淀提取物中的铁和铜。此外,对于许多红色鞣料,如毒芹木和金合欢木,向鞣制液中加入少量明矾,不仅可以沉淀掉那些难以溶解的红色物质,还能使其中可能存在的某些色素(如槲皮素、杨梅素等)的黄色更加明显,从而显著改善颜色。这种处理方法对软皮革没有危害,但用于鞋面皮革的鞣制过程则可能会造成损害。

无论是直接来自浸出液的液体,还是来自脱色槽的液体,都需通过蒸发进行浓缩——对于液态提取物而言,要将其浓缩到糖浆状;如果需要固体提取物,则要使其在冷却后接近固态。如前所述,高温会导致单宁流失,并因分解及不可溶性红色物质的形成而使颜色变深。为将这种损失降至最低,应在尽可能低的温度下、并尽量减少空气接触的情况下对稀溶液进行蒸发,而实现这一条件的最佳方式就是使用蒸汽加热的真空蒸发器。

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图83——三效Yaryan蒸发器。
对于浓度不超过1.200的重力场环境,由格拉斯哥的Mirrlees、Watson和Yaryan公司制造的Yaryan装置是最为常用的。该型号“三效”蒸发器的整体结构如图83所示,其内部构造则如图84所示。每个蒸发器单元都由一个坚固的外壳构成,蒸汽从外壳中进入;铜管贯穿该外壳,这些铜管的另一端位于分离室中,而分离室则通过空气泵保持低压状态。需要蒸发的液体被注入这些铜管中,随即被产生的蒸汽转化为雾状,并被推向分离室中。

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蒸汽从该腔室中通过泵被抽出。在进入空气泵之前(或者在“多效蒸发”系统中,进入下一个蒸发器之前),蒸汽会先经过一个收集装置,以分离其中仍存在的雾滴。这样,需要蒸发的液体只需4到5分钟就能流经整个装置,其浓度可从1.02或1.03提升至1.20,而且整个过程中的温度永远不会超过70摄氏度(160华氏度)。除非燃料价格极为低廉——通常情况下,可以利用废弃的制革材料来产生蒸汽——否则建议采用双效或三效蒸发系统:利用第一级蒸发器中产生的蒸汽来加热第二级蒸发器,从而使第二级蒸发器处于更低的真空状态,依此类推。这样一来,蒸汽的利用率几乎可以提升一倍或两倍。由于来自待蒸发液体的蒸汽中含有会腐蚀铁的酸,因此所有使用这种蒸汽的蒸发器中的外壳和管道都必须由铜制成。实际上,与待蒸发液体或其蒸汽接触的装置各部分都应避免使用铁。除了Yaryan型蒸发器之外,还有几种其他蒸发器也不同程度地采用了喷雾原理。其中最简单的一种设计是将普通真空锅的加热盘替换为一个铜制蒸汽箱,该蒸汽箱内装有上下开口的垂直管道。该蒸汽箱被浸入待蒸发的液体中,液体从管道底部进入,然后在顶部以喷雾形式排出。但泽的保罗·诺伊贝克根据这一原理设计了一种蒸发器,并为其配备了非常巧妙的消泡装置,值得关注。

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图84——Yaryan蒸发器的剖面图。
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遗憾的是,使用喷雾装置无法将提取物的浓度进一步提高至1.2倍比重以上,因为较粘稠的液体容易堵塞管道,且这些管道很难清洁。因此,即使是液体提取物,通常也需在普通类型的真空锅中进行蒸发处理,这类锅也可以设置为多效结构。
对于固体提取物,则需要持续蒸发,直到其浓度达到能够从设备中流出的程度。为确保这一过程顺利进行,必须配备搅拌器,以保持提取物在锅内的持续流动状态。

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然后将这种浓稠、高温的液体提取物倒入铺有纸张或其他合适材料的容器中,让其冷却并固化。用于最终蒸发固体提取物的容器应设计得便于清洁且能方便地进入其内部,这样一旦蒸发过度导致液体无法流尽,清理容器也会相对容易。此外,提取物的出口部分也应足够大;通常,采用宽度较大且深度较浅的容器,仅通过蒸汽夹套加热,并配备旋转搅拌器,是最为合适的。

提取物在制革业中的应用——提取物的最大优点在于能够省去浸出过程的麻烦与成本。由于提取物制造商以生产提取物为专长,他们往往能从原料中提取出更多的鞣质,而那些没有能力浓缩稀溶液的制革工人则无法做到这一点。提取物制造商还可以使用一些对制革工人来说难以实现的脱色方法,从而使制革工人获得比使用原始原料更好的颜色。通过使用提取物,制革工人可以轻松地强化稀溶液,而且所需原料的数量也更为精确;同时,利用提取物还能让制革工人充分利用那些浓度较低的浸出液,从而使用更多水,进而更有效地提取固体原料中的有效成分。对于橡木这类浓度极低的原料而言,若不经过蒸发处理就试图制备出足够浓度的溶液,其难度实在太大,以至于这类原料根本无法用于制革;即便短距离运输,其成本也可能超过其总价值。即便是那些含鞣质比例较高的原料,如果运输距离较长,使用提取物也能节省成本——因为那些含鞣质低于25%的原料几乎不值得进口。即使天然原料的浓度相当高,比如克布拉乔树,如果由于材质过硬等原因导致难以加工,那么使用提取物也会带来经济利益。对于长途运输,尤其是从热带地区运输,固体提取物比液体提取物更合适,因为这样可以避免使用桶子带来的成本,同时也能降低发酵的风险。由于制革工人无法通过外观或质地来判断提取物的浓度或价值,因此购买和销售提取物时必须依据专业化学家对具体货物的分析结果。有关取样方法的说明,请参见第301页和第475页。

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提取提取物时,只需将其溶解在适当量的水中或弱溶剂中,并控制合适的温度,即可得到所需浓度的溶液。有些提取物可完全溶于冷水或弱溶剂中,但大多数需要加热才能更好地溶解。40°-60°C的温度通常就足够了,超过80°C则未必有好处。应避免煮沸,因为这会导致不溶性物质的生成,进而造成单宁物质的损失以及颜色变深。提取物应以细流的形式倒入容器中,并持续搅拌;若需溶解大量提取物,则使用机械搅拌器更为合适。也可使用“静音沸腾喷射装置”(见第335页),该装置安装在一个浸入溶液中的小壳体内,两端开口,可将提取物引入其产生的气流中。

无论是在提取提取物还是直接用于制革过程中,提取单宁物质的温度都至关重要。人们常常误以为煮沸才能提取出最多的单宁,但A. N. Palmer指出事实并非如此,每种物质都有其最佳提取温度,在该温度下能提取出比其他温度下更多的单宁。J. G. Parker与作者也对此进行了深入研究,相关结果见下表。对于许多应用而言,随单宁一同被提取出来的着色物质是个麻烦,而这类物质通常在较高温度下才会被大量提取出来;因此,那些希望高效利用原料的制革商必须确定在何种温度下才能提取出最多量的单宁,同时确保所含着色物质不超过其允许的范围。大多数物质在50°-60°C下就能被充分提取,但一般来说,最好先在较低温度下开始提取,随着提取过程的进行再逐步提高温度。这些表格显示了使用Procter提取器(见第306页及L.I.L.B.第102页)提取物质时,所能获得的单宁含量以及着色程度(用Lovibond比色计测定),只要还能检测到任何颜色或单宁的话。

[159] 《英国制革工业协会杂志》,1895年,第635页。

比利时橡树皮

温度 | 单宁可提取百分比 | 着色物质百分比

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藏花属植物在溶液中的鞣化情况:
温度、可溶性百分比、颜色百分比。
提取出的单宁含量以及单宁溶液的颜色,以1/2英寸为检测单元。
最大值、红色色素的产量、黄色色素的产量。
温度单位为摄氏度,百分比单位为%,度数单位为°。
15℃时:5.9%、5.1%、61.9%、8.6%、23.1%、57.4%;
15-30℃时:6.8%、5.5%、70.7%、9.2%、26.4%、64.5%;
30-40℃时:8.0%、5.5%、83.5%、11.6%、30.4%、76.1%;
40-50℃时:8.2%、5.7%、84.2%、12.0%、32.1%、80.0%;
50-60℃时:8.5%、5.8%、87.6%、12.5%、36.0%、84.0%;
60-70℃时:9.1%、5.9%、95.5%、13.1%、38.1%、92.7%;
70-80℃时:9.2%、6.0%、95.7%、14.7%、38.9%、98.7%;
80-90℃时:9.6%、6.0%、100.0%、14.0%、36.9%、93.2%;
90-100℃时:9.6%、6.1%、100.0%、14.0%、41.2%、94.6%。
煮沸1/2小时后:9.1%、6.6%、93.7%、15.0%、42.6%、100.0%。

没药属植物:
温度、可溶性百分比、颜色百分比。
提取出的单宁含量以及单宁溶液的颜色,以1/2英寸为检测单元。
最大值、红色色素的产量、黄色色素的产量。
温度单位为摄氏度,百分比单位为%,度数单位为°。
15℃时:28.5%、12.8%、79.2%、1.09%、4.9%、97.4%;
15-30℃时:30.1%、13.6%、83.6%、1.00%、4.1%、82.5%;
30-40℃时:32.3%、14.3%、89.8%、1.03%、4.1%、82.7%;
40-50℃时:33.5%、13.6%、93.0%、1.03%、4.2%、84.4%;
50-60℃时:34.7%、14.4%、96.4%、1.03%、4.4%、87.6%;
60-70℃时:34.8%、14.4%、96.6%、1.03%、4.5%、89.3%;
70-80℃时:34.9%、14.9%、96.8%、1.10%、4.7%、94.1%;
80-90℃时:35.1%、15.0%、97.4%、1.16%、4.8%、96.7%;
90-100℃时:36.0%、14.9%、100.0%、1.12%、4.9%、97.0%。
煮沸后:35.4%、15.5%、98.1%、1.26%、4.9%、100.0%。

斯米尔纳瓦洛尼亚属植物:
温度、可溶性百分比、颜色百分比。
提取出的单宁含量以及单宁溶液的颜色,以1/2英寸为检测单元。
最大值、红色色素的产量、黄色色素的产量、蓝色色素的产量。
温度单位为摄氏度,百分比单位为%,度数单位为°。
15℃时:25.5%、19.1%、70.5%、2.5%、6.0%、0.3%、74.6%;
15-30℃时:29.1%、18.3%、74.5%、2.5%、6.4%、0.3%、78.0%。

Page 366

30-40:33.6、18.1、86.2、2.3、6.4、0.3、76.2
40-50:35.5、18.1、86.2、2.3、6.5、0.3、74.6
50-60:39.1、16.6、100.0、2.0、6.0、0.3、76.2
60-70:38.6、17.0、99.0、2.0、6.8、0.3、84.7
70-80:38.8、17.5、99.5、2.1、7.4、0.4、84.7
80-90:36.9、17.2、95.0、2.2、7.6、0.4、84.7
90-100:36.6、17.0、94.0、2.4、7.8、0.5、90.6
煮沸后:35.4、17.6、90.6、3.0、8.2、0.6、100.0

希腊瓦洛内亚种。
温度、鞣质含量、可溶性百分比、色素含量百分比、非色素物质百分比。
提取过程:单宁含量,以1/2英寸细胞体积计的溶液浓度。
最大单宁产量:红色、黄色、蓝色。
温度:摄氏度;百分比;度数。
15:16.0、13.0、64.0、2.9、6.3、0.3、67.3
15-30:18.1、12.6、72.4、3.0、6.6、0.3、70.0
30-40:21.1、12.0、84.4、2.8、6.5、0.3、68.0
40-50:23.6、12.1、94.4、2.4、6.6、0.3、65.9
50-60:24.8、12.4、99.2、2.7、7.0、0.4、71.6
60-70:25.0、12.6、100.0、2.9、7.3、0.5、75.8
70-80:24.6、12.5、98.4、3.1、7.9、0.6、82.3
80-90:24.0、12.5、96.0、3.4、8.1、0.6、85.8
90-100:23.6、12.6、94.4、3.5、8.8、0.7、92.0
煮沸后:22.6、13.0、88.8、3.9、9.4、0.8、100.0

纳塔尔含羞草种。
温度、鞣质含量、可溶性百分比、色素含量百分比、非色素物质百分比。
提取过程:单宁含量,以1/2英寸细胞体积计的溶液浓度。
最大单宁产量:红色、黄色。
温度:摄氏度;百分比;度数。
15:21.2、11.6、66.2、2.6、4.1、51.1
15-30:29.0、9.8、90.6、3.0、4.1、54.2
30-40:30.1、9.8、94.0、3.0、4.4、56.5
40-50:30.2、9.8、94.4、3.1、5.0、61.8
50-60:30.4、10.4、95.0、3.9、6.5、79.9
60-70:31.5、10.6、98.4、4.2、6.5、81.6
70-80:32.0、10.8、100.0、4.2、7.0、85.5
80-90:30.8、11.2、96.2、4.9、7.4、93.8
90-100:30.1、11.8、94.0、5.3、7.8、100.0

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煮沸后:29.4 12.0 91.8 5.7 7.2 98.4

漆树。

温度 染色率 可溶物百分比 颜色百分比
非鞣质含量 1/2百分比
提取物 鞣质 鞣质溶液在1/2英寸比色皿中的颜色
最大值 红色黄色
摄氏度 百分比 百分比 度数 度数
15 14.2 17.8 70.0 1.6 5.4 63.6
15-30 17.6 18.1 86.7 1.4 4.3 51.8
30-40 18.5 18.1 91.1 1.3 4.4 51.8
40-50 20.1 18.5 99.0 1.4 4.4 52.9
50-60 20.3 19.1 100.0 1.5 4.7 56.5
60-70 19.0 19.4 93.6 1.7 5.6 66.6
70-80 18.0 19.9 89.1 1.9 6.2 72.8
80-90 16.9 21.1 83.2 2.3 6.8 82.7
90-100 16.6 22.3 81.7 2.6 7.0 87.7

煮沸后:15.2 24.0 74.8 3.3 7.7 100.0

布雷查乔木。

温度 染色率 可溶物百分比 颜色百分比
非鞣质含量 1/2百分比
提取物 鞣质 鞣质溶液在1/2英寸比色皿中的颜色
最大值 红色黄色
摄氏度 百分比 百分比 度数 度数
15 7.6 2.2 35.0 8.9 14.1 71.3
15-30 10.1 2.4 46.5 6.4 10.7 68.7
30-40 11.8 2.4 54.4 5.9 9.6 65.2
40-50 15.1 2.4 69.5 5.3 8.4 60.0
50-60 16.5 2.4 76.0 5.4 8.5 60.4
60-70 17.4 2.4 80.0 5.6 8.2 59.9
70-80 19.1 2.7 88.0 6.4 8.6 67.4
80-90 21.7 3.0 100.0 6.4 9.4 74.3
90-100 19.5 3.0 89.8 6.6 9.8 100.0

红树林树皮(Ceriops)。

温度 染色率 可溶物百分比 颜色百分比
非鞣质含量 1/2百分比
提取物 鞣质 鞣质溶液在1/2英寸比色皿中的颜色
最大值 红色黄色

Page 368

摄氏度 百分比 百分比 度数 度数
15 13.0 10.4 61.6 14.2 20.8 64.7
15-30 16.1 10.4 76.3 16.1 21.7 69.8
30-40 17.4 12.5 82.4 15.8 23.0 71.7
40-50 18.5 11.4 87.7 16.5 33.5 73.8
50-60 20.3 10.3 96.2 16.0 23.4 72.8
60-70 20.0 11.4 94.7 17.5 31.2 90.0
70-80 20.4 11.2 96.7 16.5 28.3 82.8
80-90 21.1 10.8 100.0 15.4 24.6 73.8
90-100 20.2 11.4 95.7 23.0 34.1 100.0

三年生的卡奈格雷根。不同温度下的影响。

温度 染色可溶性百分比 颜色百分比
非萃取物质百分比 1/2英寸样品中的萃取物百分比
最大产量 红色部分 黄色部分 总产量
摄氏度 百分比 百分比 度数 度数 度数
15 21.1 13.0 78.7 1.6 4.1 5.9 41.5
15-30 26.2 12.5 85.6 1.6 3.8 4.4 38.0
30-40 28.1 12.5 91.8 1.4 3.7 5.1 35.9
40-50 30.5 13.1 99.6 2.1 4.2 6.3 44.3
50-60 30.6 13.6 100.0 2.4 4.8 7.2 50.7
60-70 27.2 14.1 88.8 2.5 5.0 7.5 52.7
70-80 26.4 14.6 86.2 2.8 6.1 8.9 62.6
80-90 23.2 14.8 75.8 3.1 6.9 10.0 70.4
90-100 22.8 14.8 74.5 4.3 7.4 11.7 82.4

煮沸1/2小时后的情况:19.2 12.3 62.7 5.6 8.6 14.2 100.0

立方形甘比尔树。不同温度下的影响。

温度 染色可溶性百分比 颜色百分比
非萃取物质百分比 1/2英寸样品中的萃取物百分比
最大产量 红色部分 黄色部分 总产量
摄氏度 百分比 百分比 度数 度数 度数
15 46.8 21.8 78.0 2.5 7.8 10.3 57.2
15-30 48.8 21.0 81.3 1.7 8.0 9.7 54.9
30-40 50.2 22.0 83.7 1.7 8.6 10.3 57.2

Page 369

40-50岁:51.9,23.0,86.5,1.7,8.8,10.5,58.3
50-60岁:51.1,20.3,91.9,1.7,8.9,10.6,58.8
60-70岁:55.6,20.3,92.7,1.9,9.4,11.3,62.7
70-80岁:55.7,20.3,92.8,2.2,10.1,12.3,68.3
80-90岁:55.8,21.2,93.1,2.3,10.6,12.9,71.6
90-100岁:56.1,22.0,93.3,2.8,11.6,14.4,80.0

煮沸1/2小时:60.0,20.0,100.0,3.2,14.8,18.0,100.0

不同温度下的影响:

温度/摄氏度 萃取率/% 着色度/%
15℃:30.1,27.4,50.1,2.6,8.1,10.7,33.5
15-30℃:34.8,26.2,69.6,2.4,8.0,10.4,34.0
30-40℃:40.8,27.2,81.6,2.0,9.0,11.0,55.0
40-50℃:44.8,27.6,89.6,2.4,9.8,12.2,61.0
50-60℃:46.8,27.8,93.6,2.4,10.1,12.5,62.5
60-70℃:47.3,27.6,94.6,2.5,10.6,13.2,66.0
70-80℃:47.4,27.6,94.7,2.8,10.9,13.7,63.5
80-90℃:47.6,27.3,95.2,3.2,11.6,14.8,74.0
90-100℃:48.2,27.1,96.4,3.8,12.8,16.6,83.0

煮沸1/2小时:50.2,26.4,100.0,5.0,15.0,20.0,100.0

Page 370

第二十三章 脂肪、肥皂、油类与蜡类

脂肪和油类是一大类来源于动物或植物的物质,它们可以是固体、糊状物,或是粘度不同的液体。后一种情况下的物质通常被称为“固定油”或“脂肪油”,以此将其与那些可蒸馏而不发生分解的挥发性精油区分开来——植物中的大多数气味都源自这类精油,而且它们的化学结构与脂肪油截然不同。“油”这一术语也用于指代各种矿物来源的产品,尤其是那些来自石油的产品,因为它们在外观和物理性质上与固定油相似,但从化学角度来看则属于完全不同的类别。蜡类则是另一组与脂肪较为相近的物质;还有一些固定油,比如鲸蜡油,虽然其外观和性质与脂肪油非常相似,但从化学上而言却属于蜡类。

显然,脂肪与脂肪油之间除了熔点之外并无化学上的区别,因此将它们放在一起讨论更为方便——因为在某种气候条件下为固体的脂肪,在另一种气候条件下可能就变成了油。棕榈油和可可豆油就是典型的例子:在某些地区棕榈油呈黄油状,而可可豆油则是固体脂肪,但在热带气候中两者都是液态。

如需了解有关脂肪和油类化学性质的更详细信息,读者可参考《皮革工业实验室手册》第十八章,或由Lewkowitsch、Jean等人撰写的专门论述该主题的专著,以及Allen所著《商业有机分析》第二卷中关于油类的精彩章节。不过,这里还是有必要简要回顾一些基本事实。

真正的脂肪含有碳、氢和氧,但不含氮。它们都是甘油与有机酸的化合物,这些有机酸通常被称为“脂肪酸”,其许多特性与脂肪本身相似。甘油是一种性质类似酒精的弱碱,因此当脂肪与某种强碱溶液一起加热时,脂肪酸会与强碱结合,而甘油则保持不变。

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这些盐被称为“肥皂”。硬质动物脂肪的主要成分是硬脂酸甘油酯,其与氢氧化钠的反应如下所示:
(C17H35COONa)3C3H5 + 3NaOH = 3C17H35COONa + C3H5(OH)3。

如果用一种比肥皂中的碱更强的酸来处理肥皂,那么原来的碱就会被释放出来,而新的酸则与碱结合。例如,以下方程式展示了盐酸对硬脂酸皂的作用:
C17H35COONa + HCl = C17H35COOH + NaCl。

如果将某种肥皂溶解在热水中,再加入足量的盐酸或硫酸使溶液呈酸性,那么溶液会先变成乳白色;如果保持温度不变,脂肪酸最终会以油状层的形式浮到表面,在许多情况下,这些脂肪酸会在冷却后凝固成固体。

要大致测定肥皂中脂肪酸的含量,可以称取25克肥皂,将其溶解在50毫升沸水中,然后加入过量的酸,让反应在带刻度的量筒或烧瓶中进行。当脂肪酸浮到顶部时,可以记录下其体积,每1立方厘米的脂肪酸大约相当于0.9克(更多详细方法可参考L.I.L.B.第十七节)。

肥皂不溶于强碱性溶液,因此碱催化下的脂肪分解反应难以在肥皂中发生。正因如此,制皂时通常会将氢氧化钠溶液的浓度控制在18°Tw以内(比重为1.090),之后通过加入肥皂无法溶解的盐水来分离出肥皂。另一种更为简便的方法适用于少量特殊肥皂的制备,具体步骤如下:取10磅不含食盐的高纯度氢氧化钠,将其溶解在4加仑水中;再将75磅油脂加热到约25摄氏度,使其变为液态,然后一边持续搅拌,一边将氢氧化钠溶液慢慢倒入其中,直到混合物变得过于粘稠为止。最后将混合液置于温暖处……

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将其放置至少24小时,期间会发生逐步的皂化反应。对于皮革加工而言,使用略含过量脂肪的中性肥皂更为合适,这样脂肪含量可达到80磅;或者,也可以加入5磅市售油酸来促进这一过程。如果需要较软的肥皂,则可用14磅苛性钾替代10磅氢氧化钠。肥皂的硬度或柔软度会在一定程度上随所使用的脂肪种类而变化,但钾盐制成的肥皂始终比相应的钠盐肥皂更柔软。显然,用这种方法制成的肥皂中,所有的甘油都会留在肥皂中。如果检测发现肥皂中仍含有碱性物质,可将其重新熔化,这通常就能使反应完全进行。在尝试大规模使用之前,最好先进行实验室试验:在40毫升水中加入10克氢氧化钠,再加入75至80克油脂。可以通过用酚酞的酒精溶液接触肥皂的新切面来判断其是否不含碱性物质——哪怕只有极微量的氢氧化钠或苛性钾,也会使溶液呈现粉红色。[160] 卡彭特,《肥皂、蜡烛与润滑剂》,第144页。

如果将肥皂溶液与重金属盐或碱土金属盐的溶液混合,就会发生相互分解反应:盐中的酸会与肥皂中的碱结合,而脂肪酸则会与金属离子结合,形成金属皂。这类肥皂大多为粘性物质,不溶于水,但若事先充分干燥,往往可溶于松节油或石油精,因此有些这类肥皂被用于生产清漆。氧化铝皂偶尔也被用来增稠矿物油或提高其粘度。硬脂酸皂与硫酸钙之间的反应如下所示,不过在实际操作中反应过程可能更为复杂:
2C17H35COONa + CaSO4 = Na2SO4 + (C17H35COO)2Ca
这就是硬水导致肥皂凝固的反应,见第93页。
纯脂肪无法在不发生分解的情况下单独蒸馏。在蒸汽流中蒸馏时,会有一些未分解的脂肪被蒸馏出来,但大部分……

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脂肪会分解为游离脂肪酸和甘油;同时还会生成与矿物油几乎相同的碳氢化合物。脂肪和油类不溶于水,在大多数情况下也仅微溶于酒精,但可轻易溶解于乙醚、石油精、苯以及大多数其他碳氢化合物中,还能溶解于氯仿、四氯化碳和二硫化碳中。石油精通常被称为汽油,被广泛用于提取脂肪、去除皮革上的油脂以及衣物上的污渍。在实验室中,则更倾向于使用二硫化碳或四氯化碳。蓖麻油是个例外,因为它含有大量氧元素,因此易溶于酒精,而几乎不溶于石油精;其他油类在氧化后通常会变得更易溶于酒精,而更难溶于碳氢化合物。不同油类的“干燥”倾向差异很大,即它们转化为固体或粘性树脂状物质的程度各不相同。某些种子油这种倾向最为明显,橄榄油以及动物脂肪中的油分则相对较少。鱼精油也是一种“液态蜡”,几乎没有这种倾向,但所有鱼油都存在不同程度的这种倾向。这种倾向并非由蒸发引起,而是由于脂肪酸吸收了氧气所致。通过“碘值”这一指标可以分析出脂肪酸吸收氧气的程度,从而判断其干燥倾向(对于皮革用油来说,还会出现“渗出”现象)。碘的吸收量与氧的吸收量成正比,且更容易测量。目前还没有简单的办法来确定油的纯度,不过在某些情况下可以检测出其中是否存在特定的油类。如今,油的混合与掺假已变成一门学问,那些从事这方面工作的人非常熟悉各种常规检测方法,并会精心调整混合物以使其符合这些标准。不过,通过练习,凭借味觉和嗅觉往往也能得到有用的信息。天然油类和脂肪始终是由多种脂肪酸的甘油酯所构成的混合物,它们的品质取决于这些甘油酯的性质以及它们之间的比例。脂肪酸可分为几类,它们之间的差异在于“饱和度”的不同,或者说在于它们吸收氧气的能力,而这种能力决定了它们产生干燥倾向的程度。同一类中的不同脂肪酸彼此之间非常相似,主要区别在于熔点、密度以及其他物理特性。

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[161] “饱和”化合物是指其各组成成分的比例恰好使得彼此之间的结合亲和力都能得到满足的化合物。关于碘值的信息,可参见L.I.L.B.第176页,以及《英国化学工业学会杂志》1902年第454页。

饱和脂肪酸——硬脂酸(C18H35O.OH)和棕榈酸(C16H31O.OH)是最为重要的两种。在常温下,它们为坚硬的白色晶体,熔点分别为69℃和62℃。在通常条件下,它们不会吸收氧气或碘,也不易发生化学变化。与油酸一起,它们是牛脂及其他动物脂肪中的主要成分;而棕榈酸及该系列中一些分子量较小的脂肪酸则更常见于植物油中。游离硬脂酸是用于咖喱调味的“蒸馏硬脂精”的重要成分;而“油酸硬脂精”则主要由硬脂酸和棕榈酸的中性脂肪或甘油酯构成。

非干性液态脂肪酸——其中,油酸最为常见且重要;它的甘油酯——油酸甘油酯构成了动物脂肪中的液态部分,也是植物非干性油的主要成分。橄榄油几乎完全由油酸甘油酯构成,仅含少量棕榈酸甘油酯。油酸的化学式为C18H33O.OH,与硬脂酸相比,氢原子数少两个。与这两个氢原子相对应的“键”或亲和力可以相互连接,但也可以分离出来,从而与碘、溴、氯或氧原子结合。纯油酸甘油的碘值为83.9(即100克可吸收83.9克碘);橄榄油的碘值也约为83。任何碘值高于油酸的油都必然含有干性油,不过如果同时存在棕榈酸甘油酯或其他饱和脂肪酸,则较低的碘值并不一定意味着没有干性油。

不饱和液态脂肪酸——这类脂肪酸有多个类别,它们的饱和程度不同,结构也可能有所差异。它们的甘油酯,连同油酸甘油酯,有时还有棕榈酸甘油酯,共同构成了各种种子油的主要成分。这些油的干性程度取决于其中不饱和脂肪酸的比例以及它们所属的类别。鱼油则含有特殊的不饱和脂肪酸,此外还含有油酸甘油酯,以及像其他动物脂肪一样的硬脂酸甘油酯和棕榈酸甘油酯。亚麻酸(C18H29O.OH)是亚麻籽油中的一种脂肪酸,其氢原子数比硬脂酸少六个,因此具有三个双键,能够结合六个碘原子。其理论碘值为274,而亚麻籽油本身的碘值往往超过180。鳕鱼肝油的碘值有时也接近这一数值。因此,这两种油中都含有饱和度低于亚麻酸的其他脂肪酸。

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皮革出现“渗出物”的现象,是由于油脂吸收了氧气并随之发生树脂化反应所致。因此,所有干性油,无论其纯度如何,都可能引发这一现象,只不过有些油的这种倾向更为明显(参见第363、365、366、368、390页)。亚麻酸以及其他相关酸类在吸收氧气后会转化为类似清漆的固体物质,这些物质对制革业非常重要,因为它们是制作皮革上光剂的主要成分。鱼油中的不饱和酸则很少能形成坚硬的清漆,不过鲱鱼油(见第367页)有时会被用作户外涂装的涂料。大多数脂肪在暴露于空气中时都会变质,产生难闻的气味和味道,同时由于脂肪酸的释放而呈现酸性反应。这些变化相当复杂。蓖麻油中的脂肪酸结构特殊,它属于油酸的一种,其中一个氢原子被“羟基”或OH基团所取代。前面已经提到过蓖麻油在酒精中的溶解性。它不具备干燥性,却是润滑重型机械的优质油品。有时人们会用“吹制油”来掺假蓖麻油,这类油是通过在加热条件下向棉籽油或菜籽油等不易干燥或仅略具干燥性的植物油中通入空气而制成的。经过这种处理后,这些油的粘度、密度以及在酒精中的溶解度都会显著增加,但却无法具备真正蓖麻油的其他优良特性。油脂静置后会沉淀出一些物质,这些沉淀物有时由动物或植物纤维、黏液与水混合而成,但更多情况下则是硬质脂肪,如硬脂酸、棕榈酸等,它们在冷却时会从油脂中结晶出来。当温度升高时,这些物质又会重新溶解在油脂中。那些在寒冷天气下会变浑浊的油脂,比如羊脂油和牛脂油,被称为“易变质油脂”。

非干性脂肪与油类
牛脂(法语:Suif;德语:Talg)是各种哺乳动物的脂肪,主要来自牛和羊,偶尔也来自山羊。从动物尸体各部位提取的混合脂肪被称为“提炼牛脂”,而从肾脏部位提取的脂肪则更为坚硬。通过用压力机将普通牛脂压榨出来后,可以得到一种常被称为“压榨牛脂”或“油硬脂”的物质。这种物质的流动性更强。

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此处所指的是牛脂油,其中品质较好的部分被用于制造人造黄油。油酸硬脂酯不可与通过蒸馏和加压从约克郡油脂中提取的“蒸馏硬脂酯”(见第359页)相混淆,也不可与蜡烛制造过程中使用的“硬脂酯”相混——后者是由游离硬脂酸和棕榈酸混合而成的物质。纯牛脂为白色且无味,但市面上的许多牛脂呈黄色,带有难闻的、略带酸败的气味。羊肉脂通常比牛肉脂更硬且更白。山羊脂则有独特的气味,而从制胶厂回收的硬脂酯及其他废弃油脂也有类似气味。特别坚硬的鹿脂如今已大多被油酸硬脂酯所取代。牛肉脂的熔点约为40摄氏度,羊肉脂则为45摄氏度。从化学成分来看,牛脂主要由棕榈酸、硬脂酸和油酸的三甘油酯混合物构成;随着后两种酸含量的增加,牛脂的硬度会降低。熔化的牛脂应当完全透明,若出现浑浊,则说明其中含有水或其他杂质,这可能是由于生产过程中的疏忽或掺假所致。偶尔还可能含有少量石灰磷酸盐或动物组织碎片作为杂质;有时人们也会添加石灰以增加牛脂的粘度并使其能容纳更多水分;淀粉、高岭土、白垩等物质也偶尔会被使用。牛脂常常会被羊毛油脂中的蒸馏脂肪酸所掺假。在这种情况下,通过显微镜观察混合物中的非皂化物,就可以发现胆固醇晶体(参见L.I.L.B.第181页),同时牛脂的“酸值”也会异常偏高。关于牛脂的常规分析方法,可参阅《实验室手册》第189页及后续页面。通过煮沸用于制胶的肉屑以及压榨羊皮所得到的油脂属于软质牛脂类。如果用酸去除肉屑中的石灰后再进行煮沸,所得油脂的颜色通常较好,气味也不太难闻,但会含有因石灰皂分解而产生的游离脂肪酸。如果肉屑被晒干且其中的石灰发生碳酸化,那么所得油脂通常会呈棕色,且带有不同程度的酸败味;不过除非对这些废料用酸处理,否则石灰皂不会分解,此时才能获得更多的油脂。羊皮提炼出的油脂通常呈棕色,且常常带有特殊气味。

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鞣制液中的挥发性酸类及其他成分,尤其是当使用了落叶松树皮时。如果通过水煮或蒸汽处理来彻底清洗这些油脂,或者用空气与蒸汽的混合物将其吹扫,又或者仅通过加热使水分蒸发、挥发性物质逸出,那么这些油脂的外观和气味通常会有很大改善。让油脂缓慢冷却以促进结晶,直到其变得呈糊状,然后再用羊毛布过滤,这样就能轻松地将液态部分与固态部分分离出来。在许多情况下,这两者都可以用于皮革制造——固态部分可用作鞣剂,而液态部分则可替代牛蹄油使用。马脂,尤其是来自马颈部脂肪部分的马脂(德语:Kammfett),以及其他各种动物油脂也被用于皮革制造。它们与牛脂的主要区别在于熔点较低,且油酸的比例相对较高,而硬脂酸和棕榈酸的比例则较低,因此质地更为柔软。虽然这些油脂通常几乎是白色的,但有时会因为动物组织腐烂产生的物质而变暗,不过这一般不会影响其作为皮革处理用油的性能。由于价格低廉,这类油脂很少被掺假;不过关于如何检测其纯度的方法可在L.I.L.B.第191页找到。牛蹄油是一种淡黄色的、几乎无味的油,味道也很温和,常被用于小牛皮的加工处理。它的成分与牛脂油以及通过在低温下对软质动物脂肪施加高压而得到的其他油类相似。这种油常常会被骨油、猪油、棉籽油所掺假,偶尔还会混入矿物油和回收的羊毛脂。由于牛蹄油的价格相对较高,鞣制工人往往会在通过冷却和加压方法提取出较硬的牛脂后,再使用普通的动物油脂(如马脂等)。这样得到的产品从化学成分上来看与牛蹄油相同,适用性也相当,而且更不容易被掺假。真正的牛蹄油则是通过将牛的脚,有时还有羊和马的脚,与水一起煮沸,然后撇去上层油脂并使其澄清而制成的。关于这种油的物理和化学特性,可在L.I.L.B.第192页找到相关描述。

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羊毛脂(法语:Suint, oesype;德语:Wollschweissfett)是一种密度较高的油脂,由羊的皮脂腺分泌出来,其中还含有钾的有机盐。可通过溶剂提取羊毛来获得羊毛脂,或者用碱性溶液清洗羊毛后再用酸沉淀出来,最后对所得物质进行热压处理;近年来则通过将清洗液蒸发至少量状态后再进行离心分离来获取羊毛脂。羊毛脂的特点是甘油酯含量较低,其所含的脂肪酸主要与高级醇结合在一起(这些物质具有酒精结构,但质地类似蜡),从化学性质上看,它更属于蜡而非真正的脂肪。其所含的醇类中包含相当比例的胆固醇和异胆固醇。羊毛脂很难被皂化,需要在105-110摄氏度下、在加压条件下与酒精钾一起加热才能实现皂化;即便如此,仍有约44%的醇类无法进一步被皂化。因此,不能认为含有羊毛脂的油脂中的不可皂化物质一定是矿物油。有关分析方法的详细信息,请参阅L.I.L.B.第194页。

纯羊毛脂呈近乎白色,质地类似软膏,气味极淡,15摄氏度时的密度为0.973。粗羊毛脂则为黄色或棕色,带有难闻且难以散去的特殊气味。无论是纯羊毛脂还是粗羊毛脂,都具有极强的与水乳化的能力,因此可作为填充用油脂中的脱脂剂的替代品。羊毛脂精(以及一些以不同名称命名的类似产品)是由纯化的羊毛脂与水混合而成的物质,其中羊毛脂精的含量约为22%。

“约克郡油脂”与粗羊毛脂的不同之处在于,它是从用于清洗羊毛织物及羊毛的水中提取的,因此其中含有用于清洗的肥皂中的游离脂肪酸,以及用于给织物上油的油酸等物质。虽然它通常含有大量羊毛脂,但有时也不含这种物质。

霍尔登脂是由普通羊毛脂与鱼油混合而成的,可用作脱脂剂的替代品或与其混合使用。蒸馏羊毛脂则是通过蒸汽蒸馏粗约克郡油脂制得的。大部分甘油酯会被分解,但许多游离脂肪酸、醇类和蜡类则保持不变,不过也有相当一部分会分解成类似矿物油的挥发性碳氢化合物。蒸馏后的产物可通过冷却和加压分离成液态油酸。

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纯度较高的硬脂酸。后者是一种极具价值的填充用油脂,在英国,它基本上可以替代美国所使用的“油酸硬脂酸酯”——不过两者不可混为一谈。通过上述方法制得的蒸馏硬脂酸为淡黄色至棕色的脂肪,其硬度及熔点会因制备条件而有所不同。它具有非常持久的特殊气味,主要由游离的硬脂酸和棕榈酸构成;蒸馏过程中产生的大部分液态烃类会随“油酸”一同被去除。

橄榄油(法语:Huile d’olive;德语:Olivenoel, Baumoel)被广泛用于皮革处理,尤其是在制造“润肤油”时(见第217页、240页)。它是通过压力从橄榄树果实中提取的,近年来则通过二硫化碳萃取法从残渣中获取。虽然从化学结构上看,橄榄油与牛脂油及猪油极为相似,但通常仍可通过其味道和气味大致判断出其中是否混入了这些物质。从化学角度而言,橄榄油的特点在于含有棕榈酸的甘油酯而非硬脂酸的甘油酯,且与大多数非干燥性动物油相比,其油酸与固体甘油酯的比例要高得多。在低温下,橄榄油会固化,经加压处理后可分离出类似牛脂的固体脂肪,以及主要由三油酸构成的液态油。橄榄油属于非干燥性植物油,虽然暴露在空气中不会明显变稠,但会较快变质,因此不适合作为润滑剂。除非酸度过高,否则它不会影响皮革加工的质量,反而在某些情况下还能起到辅助乳化的作用。油中的游离酸可通过与碳酸钠溶液混合来去除。橄榄油中始终含有一些游离酸,这一特性在制作润肤油时非常重要,因为它有助于形成乳液;必要时可添加少量油酸来增强这一效果。橄榄油经常会被其他植物油掺假,最有效的检测标准是碘值——任何种子的油都会使碘值上升。使用折射仪进行检测也能提供有用的信息。棉籽油、芝麻油和花生油是最常被用来掺假优质橄榄油的油类,通过特殊测试往往可以识别出这些掺假油。

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蓖麻油(法语:Huile de ricin;德语:Ricinusoel)是从蓖麻籽中提取的油,为透明、无色或淡黄色的液体,带有轻微的气味且味道不佳。在低温下它会变稠并略有沉淀,而在-18℃时则会凝固成淡黄色固体。
蓖麻油与其他所有天然矿物油的不同之处在于其较高的密度(0.960至0.964),以及较高的粘度;它可溶于酒精,但不溶于石油醚。在常温下,纯蓖麻油可完全溶解在等体积的绝对酒精中,或溶解在四倍体积的“精制酒”中。它几乎不溶于石油醚,但可以溶解等量的石油醚。对于皮革制造商而言,用于机器润滑的普通热压榨油与用于医疗目的的昂贵冷压榨油效果相当。蓖麻油通常以每罐约40磅的规格进口。如第352页所述,蓖麻油及用其制成的蓖麻油肥皂是非常好的润肤剂,似乎比其他大多数油类更不会干扰染色和上光工序。用蓖麻油涂抹的靴子能立刻变得光亮,且易于抛光。
通常只有“氧化”后的种子油或树脂油才会与蓖麻油混合使用;其他任何油类都会大幅降低其比重,使其无法实用。若需检测或评估这些油类,可参考《实验室手册》,如需更详细的信息,则可参阅Benedikt和Lewkowitsch所著的《油类、脂肪与蜡》,或Allen所著的《商业有机分析》第二卷。
磺化蓖麻油或土耳其红油如今被广泛用于“润肤”处理,这一用途很可能最早是由作者在1890年左右提出的。这种物质必须与同样用于将棉花染成土耳其红色的橄榄油制品区分开来,其制备方法是:用重量为蓖麻油四分之一的浓硫酸(比重为1.8)处理蓖麻油,每次加入的硫酸量要很少,并确保混合物的温度始终不超过35℃。然后将混合物静置24小时,期间偶尔搅拌,之后用等体积的水清洗,待水分完全分离后再用虹吸管将油抽出。如有需要,还可以用浓盐水溶液再清洗一到两次,但这并无太大好处,且绝不应这么做。

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过量使用的话则不可取。经过处理后的油需通过缓慢加入其体积百分之一量的浓氨水(比重为0.880)来使其呈中性。如果制备得当,土耳其红油(磺化蓖麻油)在用水大量稀释后,即便加入氨水使其变为碱性,数小时之后也不会出现浑浊现象。若出现浑浊,则说明所用的蓖麻油不纯,其中含有较多硬脂酸含量高的油脂。第360页所述的酒精测试也可用于检测——如果红色油的制备仅使用了蓖麻油,那么油层将会完全溶解。据艾伦的研究,土耳其红油通常含有约50%的脂肪酸。

亚麻籽油被皮革制造商用来制作“漆皮”,在某种程度上也用于对皮革进行上油处理,不过如今这类用途已大多被矿物油取代。亚麻籽油是从亚麻植物Linum usitatissimum的种子中提取的,这种植物主要种植在俄罗斯和印度。俄罗斯产的亚麻籽油通常会与大麻油混合,混合比例约为20%;而印度产的亚麻籽油由于是与芥菜和油菜一起种植的,因此从来都不够纯净。波罗的海地区的亚麻籽油被认为最适合用于制作漆皮,将其储存在温暖处的容器中一段时间后,其品质会得到提升。通过低温压榨方式提取的亚麻籽油呈亮黄色;若采用较高温度提取,则油色会变为棕色,且味道也会更加刺鼻。亚麻籽油暴露在空气中很容易变质,会吸收氧气;若将其涂成足够薄的层,它会干燥成一种不溶于乙醚的中性物质——亚麻醇。这一特性正是亚麻籽油及其他“干性油”具有价值的关键所在。

亚麻籽油通常会被其他种类的油掺假,其中最常被用作掺假剂的是棉籽油,不过有时也会使用鲱鱼油以及其他各种鱼油。由于原始亚麻籽油在15°C时的密度在0.932到0.936之间,因此加入其他种类的油或矿物油会导致其密度显著下降,而松香或松香油则会使密度上升。适当混合矿物油和松香油,就能得到密度正常的产品。鱼油则可以通过其特有的气味来识别,尤其是在加热时。

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目前已有多种方法可用于判断亚麻籽油的质量,但没有任何一种方法能够做到完全令人满意。质量最好的亚麻籽油是那些干燥效果最佳的;不过,干燥速度以及干燥后涂层的质地也是必须考虑的重要因素。作为衡量干燥能力的指标,碘值不应低于180。

Allen[162]推荐了一种实用的检测方法:将亚麻籽油与三倍于其重量的纯白铅混合,然后将混合液涂在完全清洁的玻璃表面。同时用标准亚麻籽油样本进行相同的实验,比较两者的干燥速度及涂层特性。[162]《商业有机分析》,第二卷,第122页。

J. Muter简化了这一测试方法:只需将玻璃板浸入油中,再将其置于38°C(100°F)的环境中,并让空气在周围流动。记录下涂层达到不会因轻触而脱落的状态所需的时间,再与标准油样进行比较。通过不时用手指触摸涂层表面,可以直观地观察干燥的进展。[163]Kathreiner认为,这种方法也适用于鱼油和肝油检测,因为那些干燥速度最快的油品更容易出现“溢出”现象。

经过加热处理的亚麻籽油,其干燥能力会显著提升。具体做法是向油中加入“干燥剂”,将温度升高到130°C以上,同时让空气在油中流动,继续升高温度直至油开始沸腾。目前有许多亚麻籽油都是通过这种方式处理后用于各种工业用途的。所使用的干燥剂多为金属盐,尤其是铅盐和锰盐,它们似乎具有携带氧气的功能。过去最常用的是白铅,但现在醋酸锰、硼酸锰以及树脂类物质已逐渐取代了它的地位。可以使用1%到2%的白铅或锰硼酸盐,不过较低浓度也能产生明显效果。显然,白铅能使油更快干燥,而锰盐则能使油的颜色变得更浅。[164]亚麻籽油在经过加热处理后会变暗,其重量、比重和粘度也会增加。加热过程中发生的化学反应尚未被完全了解,但主要是氧化和聚合反应,可能还会生成脂肪酸的酸酐,此外还有部分干燥剂会残留在油中。这些干燥剂可以通过将大约一盎司的油与稀释剂一起煮沸来检测出来。

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加入盐酸,使混合物分离成两层,然后将下层液体转移到另一个容器中,接着检测其中是否含有金属(铅、锰、锌)或酸类(硼酸、草酸等)。[164] 参见F. H. Thorpe在《化学工业学会杂志》1890年第628页发表的文章,该文出自《技术季刊》第三卷第9-16页。用于制造专利皮革的黑色染料是通过将亚麻籽油与普鲁士蓝或铁的氧化物一起加热,且不向油中通入空气,持续至少七到八小时而制得的。这种染料呈棕色而非蓝色,很可能普鲁士蓝只是作为铁氧化物的来源,后者既起到着色作用,又具有干燥功能。有时也会添加其他干燥剂,如红丹;而对于彩色釉料,则会用其他颜料来替代普鲁士蓝。棉籽油(法语:Huile de coton;德语:Cottonoel或Baumwollensamenoel)目前在美国、欧洲大陆及英国都有大量生产。这种原油含有一种非常特殊的色素,虽然其天然颜色为红宝石色,但有时颜色极为浓烈,以至于油看起来几乎呈黑色。这种色素会导致油产生污渍,因此需要通过精炼过程将其去除,从而得到呈稻草色或金黄色的产品。精炼通常是通过将原油与5%的冷氢氧化钠溶液混合来实现的,所用油的量约为氢氧化钠溶液量的十倍。由于价格原因,棉籽油很少被掺假,但它本身却经常被用来掺假橄榄油和山榄油。它属于半干性油,不适合用于大多数皮革制造工艺。关于其化学和物理特性的详细说明,可参阅Lewkowitsch的《油脂与蜡》一书,或Allen的《商业有机分析》第二卷。芝麻油(法语:Huile de sésamé;德语:Sesamoel;Teel oil,Gingeli oil)也是一种种子油,其颜色通常比棉籽油更浅,但同样几乎没有气味,口感温和宜人,不过并不十分独特。它常被用作橄榄油的掺假剂。芝麻油属于非干性油,不易变质。当它存在于其他油中时,可以通过将10毫升的样品与5毫升已溶解了0.1克白糖的浓盐酸混合后摇动至少十次来进行检测。

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数分钟后,油与酸便会分离。如果样品中含有芝麻油,酸层会呈现明显的玫瑰色,且其颜色深浅取决于样品中芝麻油的含量(即鲍杜安试验)。在印度,芝麻油被广泛用于给经过鞣制的羊皮和山羊皮上涂油处理;它具有一个特殊性质:皮革可以大量吸收这种油而不会显得油腻。东印度的鞣制皮革中通常含有25%甚至30%的芝麻油,这些油是在皮革尚未干燥时在其潮湿状态下涂抹的。通过鲍杜安试验可以很容易地检测出从这类皮革中提取出的油中是否含有芝麻油。显然,芝麻油非常适合用于各种皮革加工工艺。

鳕鱼油(法语:Huile de morue;德语:Leberthran)是皮革制造商使用最广泛的油类。它来源于普通鳕鱼(Gadus Morhua)以及鳕鱼属的其他几种鱼类。鳕鱼的主要捕捞地包括纽芬兰、新斯科舍省的海岸及海域、圣劳伦斯湾、挪威、丹麦和德国的海岸、北海的多格滩,以及太平洋上的阿拉斯加海岸。

过去,人们将鳕鱼的肝脏放入大型木桶中,不断搅拌,直到肝脏中的细胞因分解而破裂,其中的油便会上浮到表面,再用木勺将其舀出。粗油随后会被放入容器中让悬浮物沉淀,之后再装入桶中待售。制革业常用的“棕色油”则是通过将上述提取油后的固体物质放入铁罐中加热,直至所有水分蒸发,然后过滤掉杂质,使油变得纯净,最后再装入桶中得到的。

现在,更纯质的鳕鱼肝油是通过将肝脏与水一起加热,再将上浮的油舀出来而获得的。目前市场上共有三种品质的鳕鱼肝油:药用级或普通亮色级;质量较差的“浅棕色”级;以及“深棕色”级,也就是制革用油。由于艾特纳[165]的研究表明,低温下提取的海豹油容易变质,但若将其加热到250-300摄氏度一段时间,这种变质现象就会消失,因此这类通过蒸汽提取的油很可能比传统高温提取的油更容易出现质量问题。

[165] Gerber, 1880, 第244页。

适合用于皮革加工的真鳕鱼油通常呈棕色,比重约为0.928,折射率……

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编号1·482。以目前的价格来看,这种鱼油只能被其他鱼油、松香或矿物油,或是水、明胶或黏液所掺假。其中,松香油和石油是最常被用于掺假的物质。还有一种质量较差的鱼油,被称为“沿海鳕鱼油”,它是用鳕鱼、黑线鳕等各种鱼的肝脏制成的,但由于它经常与其他鱼类废弃物中的油脂混合在一起,因此品质极差。鳕鱼油以及大多数从鱼肝中提取的油脂,都具有一种特性:在白色瓷盘或碟子中放入10到15滴该油脂后,再滴入一滴浓硫酸,就会产生强烈的红紫色。如果使用氯仿、二硫化碳或四氯化碳来溶解该油脂后再进行测试,反应效果会更好。虽然这一测试对于检测那些混在菜籽油或橄榄油等完全不同性质的油脂中的鱼肝油非常有用,但它无法判断某份鱼油是否纯净。羊毛脂中的胆固醇也会产生类似的反应。鲨鱼肝油(法语:Huile de requin;德语:Haifischthran)是从“姥鲨”或“冰鲨”的肝脏中提取的,这类鲨鱼主要在挪威沿海捕获;不过有时也会用狗鱼及几种相关鱼类的肝脏来替代。鲨鱼油曾被用于制革厂,作为鳕鱼肝油的替代品,但据Lewkowitsch和Allen的说法,英国已不再使用它。由于其颜色较浅,它很可能主要用于改善颜色较深的油脂的外观。根据Eitner[166]的研究,如果不先对皮革进行加热,使用鲨鱼油会导致皮革出现严重问题。[166] Gerber, 1886, 第266页。鲨鱼油的特点是含有大量不可皂化物质,这类物质的性质与抹香鲸油相似,且难以用石油醚从其皂化液中去除。与鳕鱼肝油相比,鲨鱼油与浓硫酸反应时会产生更明显的蓝紫色。鲸鱼油(法语:Huile de baleine;德语:Wallfischthran)是从各种鲸鱼的脂肪中提取的,其中常常含有微量抹香精,而抹香精正是抹香鲸油的特色成分。经过皂化处理后,鲸鱼油会生成高级醇类物质。

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不可皂化物质;但在普通鲸油中,不可皂化物质的总含量很少超过1.5%至2%。在大陆上,鲸油被广泛用于“打磨”工艺,因此也是脱脂剂的成分之一。与鳕鱼油相比,鲸油的氧化性要低得多。

海豹油(法语:Huile de phoque;德语:Robbenthran)是从北极地区大量存在的普通粗毛海豹身上提取的。它与鲸油和鱼油极为相似,很难在这些油的混合物中被识别出来。瑞典的“Dreikronenthran”(三皇冠油)则是海豹油与鱼油的混合物。由于真正的海豹油中不可皂化物质的含量仅为约1.5%,因此可以通过测定经皂化处理后用石油醚提取出的物质来检测其中是否掺入了矿物油或树脂油(参见L.I.L.B.,第178页)。

目前并没有简单的测试方法可以确定油样的纯度,因为经销商们了解用户可能使用的所有检测方法,从而能够相应地伪造油品。例如,如果有人想偷偷在鳕鱼油中添加石油,那么可以通过添加适量的肥皂油或松香油来抵消这种添加带来的油品比重下降现象,而这样做几乎不会影响油样的颜色、味道或气味。检测掺假的唯一可靠方法是对油品进行全面的化学分析,为此可参考L.I.L.B.的第156页及后续内容,或是前述那些更详细的教科书。

鲱鱼油(又称Porgie油、海峡油)在某些地区被用作鳕鱼油的掺假剂或替代品。它是从属于鲱鱼科、体长约一英尺的Alosa Brevoordia鱼身上提取的。这种鱼主要在美国大西洋沿岸捕获,数量极为丰富,因此鳕鱼油很难在价格上与其竞争。人们会将这些鱼放入蒸汽锅中煮熟,再用液压压榨机提取油分,随后对油液进行净化处理,并将其放在带玻璃盖的浅容器中曝晒以使其褪色。质量较差的鲱鱼油则被称为“Bank油”。鲱鱼油的最显著特征是其极高的“比温反应值”(L.I.L.B.,第169页),约为306。它不适合作为皮革加工用油,因为它很容易出现“渗出”现象。

还有许多从鱼类全身而非仅从肝脏中提取的油类也被归类为鱼油。其中最常见的是鲱鱼油,不过日本油、沙丁鱼油和鲱鱼油,以及从其他鱼类废弃物中提取的油类也同样重要,尽管它们的来源不同。

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由于来源各异,当这些油脂与更优质的油脂混合时,便无法确定其具有何种可用来识别它们的特征。它们通常很容易“变质”。根据艾特纳的说法,鱼脂是一种优质且廉价的脱脂剂替代品,它是通过将各种鱼油置于低温下,使其中沉淀出的物质分离出来而获得的固体油脂;或者(如在中国和日本),则是从鱼体中同时提取出的固体脂肪。过去,鱼脂仅来自日本的鲱鱼油,但现在则可从鲸脂中获取。后者能得到纯度极高的鱼脂,无需进一步提纯;而日本产的鱼脂则来自鲱鱼科鱼类,其中含有某种鱼胶,会大大降低产品的质量。不过,通过仔细提纯,可以去除这种黏性物质,这样处理后的产品就不再具有粗制鱼脂所特有的使皮革变色的特性了。精炼后的鱼脂以方形薄块形式出售,熔点为42摄氏度,硬度也低于牛脂。

脱脂剂和苏德油是经过山羊皮处理后得到的产品(第378页),可用于制作调味料。首先用海洋动物油处理皮革,使其发生氧化反应,然后回收剩余的、部分发生变化的油脂。在法国的加工方法中,会使用鲸油、海豹油以及鱼肝油,氧化过程缓慢而渐进,液态的残留油则通过加压方式被提取出来,这就是所谓的“莫埃隆”油,其中第一次压榨得到的油质最佳。这种油不会以纯形式用于制作调味料,而是会与更多的鱼油、鱼脂,有时还会加入羊毛脂混合,从而形成市面上常见的脱脂剂。虽然这些添加物会降低产品的价值,但并不能被视为简单的掺假行为,因为仅靠“莫埃隆”油本身就不太适合用于此用途。在通过热水浸泡和压榨尽可能多地去除油脂之后,还会用钾盐或苏打溶液清洗,再通过加酸将其分离出来,这样得到的就是质量较低的脱脂剂了。“莫埃隆”油作为调味料原料的价值非常高,因此有一些工厂专门从事其生产,不断对皮革进行加油和氧化处理,直到将其变成破布为止。在英国的加工方法中,几乎只使用鱼肝油,氧化过程则更为迅速和剧烈,皮革……

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将其装入箱中或堆放起来,然后进行加热处理。通过这种方式得到的产品粘度会大大增加,只能通过用碱液清洗才能重新利用;而用酸液处理后得到的产品则属于苏打油。在许多英国工厂中,现在采用了一种改良方法,即通过加压来提取产品,所得产品与莫埃隆几乎没什么区别。脱脂剂和苏打油的一个重要特性是它们能够很容易地与水发生乳化反应,因为从制备过程来看,这些产品中始终含有水,而且优质脱脂剂中的水分含量应不低于20%。这种含有水的混合物其实是一种天然脂肪溶剂,相比纯油而言,它能更有效地被皮革吸收。不过,苏打油常常会被加热到100摄氏度以上以去除其中的水分,这样做的目的不仅是为了获得所谓的更好效果,也是为了更彻底地去除水中可能含有的硫酸。这样一来,苏打油的质地会更加均匀,颜色也会更深。要直接用碱液中和苏打油中的酸性物质并不容易;氨可能是最适合的试剂;或者可以采用艾特纳提出的方法,即加入少量合适的肥皂。无论如何,都需要实现完全的混合。如果用于提纯的硫酸量不足,无法完全中和碱液,那么脱脂剂或苏打油中就会含有肥皂,有时还会有游离碱。游离酸和游离碱都会对皮革造成损害,尤其是游离酸,它会使皮革颜色变深,甚至使其变得柔软。当脱脂剂与其他油脂一起使用时,需要注意不要让混合物的温度过高,以免水分蒸发,而水分正是脱脂剂发挥其功效的关键所在。在打磨过程中发生的化学变化目前尚未被完全理解。在“加热”过程中,大部分甘油会脱水,生成丙烯醛,很可能正是由于丙烯醛的作用才使得皮革真正转化为皮革,同时脂肪酸也会发生氧化反应。因此,脱脂剂中总是含有大量的氧化脂肪酸,这些脂肪酸有时会与皮革中的含氮物质结合在一起,它们可溶于酒精,但不溶于石油醚。西曼德将这些物质称为“脱脂剂形成物”,并将其视为衡量脱脂剂质量的标准,但其确切的价值和功能仍存在疑问。根据西曼德的说法,真正的……

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脱脂油中,按其方法计算——以干油为基准——脱脂成分的含量应不低于15%至20%;而原始鱼油中的该比例则更低。(估算方法详见L.I.L.B.第182页。)由于脱脂油的制造过程本质上属于氧化反应,因此人们试图通过直接氧化鱼油来生产脱脂油,无需借助鱼皮,方法包括向油中通入空气,或添加硝酸等氧化剂。Eitner认为,这类经过氧化处理的油比原始油更容易出现“分层”现象,因为它们已含有大量树脂化产物;不过并非所有人工脱脂油都是如此,有些作为调味料使用效果非常好,当然在其他情况下也可能存在问题。当然,成功制造商的制造方法始终是严格保密的。

脱脂油和钠化油在去除水分后会变成深色且粘稠的油,其比重很高(0.945–0.955),因此比用于制造它们的油更重。

如前所述,蜡在化学性质上与真正的脂肪有所不同:其脂肪酸分子量通常较高,这些脂肪酸并非与甘油结合,而是与同样具有高分子量且呈蜡状结构的醇类结合在一起。大多数蜡都是熔点较高的固体,但有些油,尤其是抹香鲸油和宽吻海豚油,在化学性质上属于液态蜡;羊毛脂中也含有相当比例的蜡;许多海洋油,例如鲨鱼肝油(见第366页),也含有少量蜡,这些蜡与真正的脂肪油混合在一起。

抹香鲸油(法语:Huile de cachalot;德语:Spermacetioel, Walratoel)是从生活在南极海域的抹香鲸身上提取的。“北极抹香鲸油”(德语:Doeglingthran)则是从宽吻海豚身上提取的、性质极为相似的油。这两种油流动性很强,不会干燥,是非常好的轻型机械润滑剂,也可用作灯用油。它们几乎不含甘油酯,约含40%的可溶于乙醇的不可皂化固体醇,这类物质不应与那些常被用作掺假剂的普通不可皂化矿物油相混淆,后者常被混入脂肪油中以调节比重和“皂化值”。矿物油是液态的,且不溶于酒精。抹香鲸油是所有普通油中最轻的,15°C时的比重仅为0.880左右。由于其价格较高,很容易被掺假。它被用于……

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在某些优质皮革的加工过程中会用到皮革制造工艺,有时它也会作为润肤液的成分。鲸蜡也是一种从抹香鲸身上提取的蜡类物质,偶尔会被用作皮革抛光剂的成分。蜂蜡(法语:Cire des abeilles;德语:Bienenwachs)是皮革加工行业中最重要的蜡类之一。众所周知,它是从普通蜜蜂的蜂巢中获取的。蜂蜡呈黄色固体状,新鲜时具有较好的可塑性,触感类似蜡质。在低温下它会变得易碎,且质地呈细小颗粒状;纯蜂蜡几乎无味。人们通常通过反复熔化并让其暴露在阳光下来对蜂蜡进行漂白处理。由于蜂蜡中总是含有大量花粉,因此可以通过显微镜将其与其他物质区分开来。蜂蜡几乎不溶于冷酒精,但沸酒可以溶解其中的鲸蜡酸,而鲸蜡酸在冷却后会重新结晶。蜂蜡可以被酒精钾皂化,但由此产生的月桂醇(含量约为54%)则无法再被进一步皂化。蜂蜡经常被掺假,水、矿物质(赭石、石膏等)、面粉、淀粉、牛脂、硬脂酸、巴西蜡、卡拉纳巴蜡、树脂以及石蜡都是常用于掺假蜂蜡的物质。要检测出这些掺假物,尤其是其他种类的蜡,难度极大,因此此处不再赘述。有兴趣的读者可参考Benedikt和Lewkowitsch所著的《油脂与蜡》以获取更多信息。卡拉纳巴蜡(法语:Cire de carnauba;德语:Cearenwachs, Carnaubawachs)由于彩色皮鞋的出现而得到了广泛使用。由于其硬度极高,因此很受靴子抛光剂制造商的青睐,而且其价格低廉也是它的优势所在。卡拉纳巴蜡是从原产于巴西的棕榈树Copernica cerifera的叶片中渗出的物质,因此也被称为巴西蜡。这种蜡很难被皂化,不同实验者对其成分的分析结果也差异很大;不过普遍认为它是由多种高级醇类和酸类组成的复杂混合物。日本蜡并非真正的蜡,而是一种由甘油酯构成的脂肪。它是一种淡黄色的坚硬蜡状物质,是从漆树(如Rhus succedanea等)的果实中提取的。在常温下,它的密度与水相同,熔点为56摄氏度。如果有其他脂肪混入其中,其熔点会下降,而日本蜡也常常被掺入15%到30%的其他脂肪。

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水百分比。由于其价格较低,它对皮革加工者来说是一种可替代蜂蜡的优质材料。

挥发性油或精油。

这类油与前一节中提到的油不同之处在于,它们在蒸馏过程中不会发生严重的分解反应。它们在自然界中存在量相当可观,但對皮革工业而言最重要的那些油则是通过更复杂的物质分解而产生的。对于皮革加工者来说,桦木油是这类油中最重要的一种,因为正是它赋予了“俄罗斯皮革”特有的气味。这种油是通过破坏性蒸馏法获得的,而农民们所采用的蒸馏方法则是最原始的。他们将干桦树皮放入锅中,密封后置于火上加热。产生的蒸汽通过管道被引入另一个埋在地下的容器中,在那里凝结成液体。随后让这种深棕色的液体冷却,再把浮到表面的液体撇去。有时人们还会对这种焦油进行再次蒸馏,从而得到一种气味并不那么浓烈的油,不过这种油偶尔也会被当作精制油出售。显然,真正具有气味的物质沸点非常高,因此主要留在焦油中。桦木焦油几乎完全用于为皮革赋予“俄罗斯风格”的气味,因为尽管它有明显的焦油气味,但产生这种气味的油类比桦木本身的气味更容易挥发,因此皮革存放一段时间后这种气味就会消失。有时也会用各种松树制成的焦油来替代桦木焦油,但通过气味和比重差异可以很容易地将二者区分开来:桦木焦油的比重为0.925至0.945,而冷杉焦油的比重则为1.02至1.05;因此前者会浮在水面上,而后者如果不含空气则会沉入水中。冷杉焦油还会使与之混合的水呈现黄色,而桦木焦油则不会使水变色。桦木焦油具有明显的酸性,因此不能储存在铁制容器中。(见第251页)

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将美国黑桦树的叶子和枝条用水或蒸汽蒸馏后,可得到一种油,这种油与冬青油几乎完全相同,其主要成分就是水杨酸甲酯。通过用羊毛毯过滤并再次蒸馏,可以去除其中的杂质并使其颜色变浅。据说一吨这样的树枝可以提炼出大约四磅的油。这种油的香味与真正的俄罗斯皮革用香精有着很大差异,因此无法用于为“俄罗斯”风格皮革添加香气。有时人们会在檀香油中加入少量黑桦树油或冬青油,用来为各种小件工艺品增添香味,其效果与真正的“俄罗斯”皮革香味颇为相似。黑桦树油、茴香籽油、檫木油以及其他多种精油也会被少量用作防腐剂,或是用来掩盖血液调味剂、胶水以及皮革加工过程中产生的难闻气味。不过,检测和测定这些物质的方法并不属于本书的讨论范围。大多数精油都具有很强的抗菌作用,能够防止霉菌生长以及昆虫侵害。

矿物油与蜡类

这类物质的化学结构与真正的油脂和蜡类截然不同,它们不含甘油酯、脂肪酸或醇类,仅由碳和氢组成,二者的大致比例为1:2。它们存在于地下湖泊中,可通过泉水或钻探获取;也存在于页岩中,需通过蒸馏才能分离出来。一般认为,这些物质是在地球历史上的某个遥远时期,在高温高压条件下由动植物物质分解而成的。[167] [167]从井或泉水中提取的油在技术上被称为“石油油”,而从页岩中提取的则称为“石蜡油”,但从化学角度来看,两者并无明确区别。矿物油与蜡类大多可以在不发生分解的情况下被蒸馏出来,但若将其加热到较高温度,则会容易分解成更简单且挥发性更高的化合物——这一特性被用于生产气体以及利用某些较重的产物。

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它们的比重和沸点差异很大,但其基本成分却相差不大,主要由饱和或接近饱和的碳氢化合物组成(参见第354页)。因此,它们不易被氧化,也很少与化学试剂发生反应。由于这种构成特性,它们无法被皂化,因而可以从中分离出与它们混合在一起的脂肪和油类。(具体方法请参阅L.I.L.B.第178页。)

较重的矿物油常与其他油类及脂肪混合使用,用于皮革填充材料,其中比重在0.880–0.900之间的矿物油最为合适。这类矿物油不会发生“渗出”现象,还能有效降低与其混合的其他油类的这种倾向。不过,它们对皮革纤维的亲和力不如某些真正的油类,且具有一定的挥发性,因此通常应与其他物质混合使用,而非单独使用。

大多数矿物油在受到强光(如日光或含有大量紫外线的电灯)照射时,会呈现绿色或紫色的荧光现象。即使将这些矿物油与其他大量油类混合后,这种荧光现象依然存在,因此常被用作检测其中是否含有杂质的方法。不过,这一测试并非绝对可靠,因为这种荧光现象可能是由杂质引起的,而杂质可以通过净化去除;或者通过添加硝基苯、硝基萘等物质来掩盖这种现象。此外,这种荧光现象也出现在动物油经蒸汽蒸馏后产生的碳氢化合物中,有时甚至在未经蒸馏的油类中也能观察到一定程度的这种现象。

凡士林和凡士林油是石油产品中粘度最高、密度最大的物质。尽管它们的最终成分几乎与固体石蜡相同,但在化学结构上可能有所不同。它们常常作为填充润滑油的成分而被使用。

石蜡则是由一类化学结构与石蜡及石油油类相似的碳氢化合物所构成的,只是其沸点更高,在常温下为固态。这类碳氢化合物多为饱和结构,因此非常稳定,不易被氧化。它们完全无法被皂化,也不会因与酒精钾一起加热而发生变化;在大多数情况下,它们也不会因与浓硫酸一起加热而发生变化,借此可以将它们从与之混合的动物蜡、植物蜡或脂肪中分离出来。它们不会因氧化而产生树脂化现象,也不会导致皮革出现“渗出”现象。它们可溶于石油精、碳溶剂等。

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二硫化物以及大多数常见的脂肪溶剂中可溶解,但不溶于酒精。石蜡在冷却时会通过结晶从液态油中分离出来,而残留的粘附在固体上的液体则通过液压压榨的方式去除,这与牛脂的处理方式类似。其硬度与熔点取决于压榨的程度以及压榨时的温度。熔点较高的石蜡通常价格也更高。纯石蜡是一种白色、硬度较高且易碎的物质,不像普通脂肪那样容易融化,因此被用于填充某些类型的皮革,使填充物更加坚硬,同时减少皮革的油腻感。熔化后的石蜡会变成一种稀薄的液体,更类似于普通的石油灯用油,而非黏稠的凡士林或皮革油。点燃时,它会发出明亮的火焰并伴有少量烟雾,且不会留下灰烬。在分析中,当石蜡与其他蜡或油混合时,会出现在“不可皂化物质”中(参见L.I.L.B.,第178页)。奥佐克瑞特是一种天然石蜡材料,可用于制造雪松蜡烛,它有时存在于石油泉附近,尤其是在加利西亚地区。纯净的奥佐克瑞特呈淡黄色,熔点约为70℃。其主要杂质为石油油、水及黏土。这些杂质可通过熔化奥佐克瑞特、倒出清澈的油液,再通过细动物活性炭过滤来去除。如果存在液态油,则需先用碱或浓硫酸处理该材料,然后再通过活性炭过滤。经过提纯后的产品被称为“雪松蜡”,其质地比普通石蜡更具蜡质感,结晶度更低。树脂油是从树脂中提取的,主要来自柯巴脂或普通松香,是通过破坏性蒸馏得到的。它们的比重在0.96到0.99之间,但其化学成分至今仍不完全清楚,而且似乎并不固定。与矿物油一样,它们也是“不可皂化”的,但往往含有少量能形成肥皂的物质(树脂酸)。检测和测定树脂油往往相当困难,更多相关细节可见于L.I.L.B.的第180页。由于价格低廉,它们常被用作其他油的掺假剂;同时,由于比重较高,它们在用于调整矿物油的比重时也非常方便。

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这类油的密度通常低于脂肪油。作为咖喱油使用时,它们并不十分合适,但常被用于填充材料以及那些需要大量涂油的皮革上。它们具有很强的抗菌作用,因此可用来制作皮革润滑剂,防止皮革过热并抑制霉菌生长。树脂本身偶尔也会被添加到皮革润滑剂中,据说它能提高皮革的防水性,并使其手感更加干燥。将树脂与重量约为其一半的石蜡混合,必要时再加入少量油脂以软化混合物,这种混合料常被用于防水处理中,其在50至60摄氏度时即可熔化。如果在浸入熔融混合物之前将皮革在不低于50摄氏度的高温下彻底烘干,那么皮革就不会被烫伤。如果石蜡的比例过高,树脂就会分离出来。树脂主要由游离酸组成,这些酸在加热时会容易与碱类及碱性碳酸盐发生反应。正因如此,由于价格低廉且能提升肥皂的水溶性,树脂被广泛用于肥皂的生产中。树脂酸的强度不如许多脂肪酸,因此含树脂的肥皂具有较强的碱性。通过在造纸过程中向纸浆中加入明矾或氧化铝硫酸盐,可使树脂皂沉淀下来,这类树脂皂则被广泛用作普通纸张的施胶剂。

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第二十四章 油鞣法以及油脂在制革过程中的应用

利用油脂将皮革原料转化为皮革,可能是最原始的制革方法之一。全球各地的原始民族都会根据所拥有的皮革原料和油脂种类,采用不同的方法来实施这一工艺。最简单的做法就是将湿润的皮革涂上油脂,然后在其逐渐失去水分并吸收油脂的过程中对其进行揉捏和拉伸。在这种处理过程中,皮革纤维会被一层油脂包裹,从而避免在经过机械处理后被粘在一起。同时,皮革纤维本身也会发生一些化学变化,这些变化对皮革的转化起着重要作用,其重要性因所使用的方法和油脂种类而异。在简要介绍各种制革方法之后,再详细探讨这些化学变化更为合适。

最为完善的油鞣法当属“擦油法”,也就是使用海洋油脂对皮革进行处理的工艺。这种方法既可用于普通“擦油皮革”的制作(这类皮革现在是由羊皮的肉层制成的),也可用于制造军用“抛光皮革”。具体工艺会因皮革的特性而有所差异,但以普通擦油皮革的制造为例即可。为此,需要用锋利的刀子在类似剔肉用的工具上(见第147页图30),以更陡的角度将羊皮中松软且含脂肪的中间层剔除。这一过程其实更像是刮除而非切割,最初是为了去除那些常用于制作手套皮革的鹿皮表面的纹理,因为当皮革表面仍有纹理时,油脂很难渗透进去。通常会通过浸泡来去除皮革上的杂质,不过去除脂肪则并非必要步骤。在充分沥干水分后,还需将皮革置于锯末中一段时间,使其变得半干且多孔,一般会使用第116页图22所示的那种装置。在处理过程中,必须注意避免因摩擦导致皮革过热。当皮革因含有这些物质而变得不透明时……

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根据大陆地区的做法,这些皮革在纤维之间会残留空气,因此需要先在桌面上进行抖动并涂上油,之后再将其折叠成捆,放回存放容器中。而在英国,通常会在放入存放容器时少量添加油脂,这些油脂会通过皮革的移动而迅速且均匀地分布开来。在英国,几乎只使用鳕鱼油,而在大陆地区,则有相当比例地使用海豹油和鲸油。由于这些皮革不仅会因为摩擦而发热,还会因所使用的油脂氧化而发热,因此需要定期将它们从存放容器中取出,让它们冷却,通常是将它们挂在通风处。在法国,皮革暴露在空气中的时间比在英国长得多,每次放入存放容器后都要悬挂8到12小时。干燥室的温度保持适中,此时油脂会发生大量氧化反应,这会显著影响产品的品质,尤其是那些后来从皮革中挤压出来的残余油脂,这类油脂会被用来制作调味料(第368页)。必须格外小心,确保皮革在完全被油脂浸透之前不会出现干燥现象,否则就会形成坚硬且透明的斑块,后续的油脂就无法渗透到这些区域了。每次让皮革暴露在空气中之后,都需要在桌面上再次给其涂油,然后再放回存放容器中。即使是经过处理的皮革,这一过程也需持续数小时;随着时间的推移,皮革会失去石灰处理后的气味,转而散发出一种类似芥末的特殊气味,这是由油脂氧化产生的挥发性物质所致。当皮革完全被油脂浸透后,按照英国的做法,会将它们装入箱中,让其通过油脂氧化自然升温,此时必须格外小心,避免温度过高而损坏皮革。为防止这种情况,需要定期将皮革从箱中取出,摊开在地板上让其冷却,然后再重新装入箱中。这一过程会一直持续到氧化完成,皮革不再发热为止。在加热过程中,会有大量具有强烈气味的挥发性物质释放出来,尤其是丙烯醛(由甘油脱水产生的丙烯醛),它对眼睛具有极强的刺激性。德国的做法与英国类似,但在法国则不采用装箱的方式,而是将皮革挂在温暖的炉子里进行氧化处理。这种情况下,加热程度要温和得多,油脂也不会变得过于浓稠,这部分可能是由于所使用的油脂不同所致,而这也会影响到后续的皮革处理工艺。

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在法国的加工方法中,含油皮革会被浸入热水中,然后通过拧压或液压挤压的方式提取油脂,这些提取出的油脂被称为“moellon”或“dégras”(第368页)。之后,这些皮革还会被放入热的苏打水或钾碱溶液中清洗,从而进一步获取更多低质量的“dégras”。而在传统的英国加工方法中,油脂会变得过于浓稠而无法通过挤压方式提取,因此需要用苏打水或钾碱溶液将油脂洗出来,再通过酸性物质将其重新提取出来,这样就得到了“sod oil”(第369页)。如今,许多英国制造商采用了改良后的方法,通过挤压的方式来提取大量油脂。

用于制作军用装备的黄牛皮,其加工方式与山羊皮类似,都是用牛皮或奶牛皮制成,首先会将皮革表面的毛鳞去除。无论是黄牛皮还是山羊皮,其漂白都是通过在潮湿环境下暴露在阳光下进行的,同时会根据需要向皮革上喷洒水或脂肪液,或是使用在清洗皮革时得到的碱性乳液。也可以使用氧化剂来进行漂白,比如高锰酸钾或酸化的过氧化钠。如果使用高锰酸钾,那么皮革会在每升含有5克该物质的溶液中处理,直到呈现深棕色,之后再在亚硫酸或草酸溶液中处理,直至颜色消失。

位于戈达尔明的J.和E.普尔曼公司发明了一种名为“Kaspine”皮革的黄牛皮制品。他们将经过石灰处理并浸湿的皮革放入鼓中,再用经过碳酸钠处理而呈碱性的极稀甲醛溶液进行处理(英国专利2872,1898年)。皮革的转化过程非常迅速,之后还会用脂肪液的肥皂溶液对皮革进行处理,使其更加柔软。这种皮革几乎与真正的黄牛皮无法区分,唯一的不同在于它的颜色为白色,且无需漂白。它已被广泛用于军事领域。

与油鞣革在化学性质上相近的皮革还有“Crown”、“Helvetia”以及脂肪鞣制皮革。这类皮革最早是由一位名叫克莱姆的德国家具匠发明的,他将这一技术卖给了普雷勒,后者在萨瑟克地区以“Crown”皮革的名称开始生产这种皮革。克莱姆使用了面粉、牛脑、黄油、牛奶以及软脂肪,将这些材料与水混合成糊状,然后涂在经过石灰处理、浸湿并部分晾干的皮革上,再将皮革卷成捆,放入微温的鼓中处理数小时;取出后稍作晾干,再涂上该混合物,再次放入鼓中处理。对于较厚的皮革,则需要重复这个过程三次。

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该加工过程大约需要8小时。这种皮革被用于制作鞋带、捆扎带、轻质腰带以及其他需要极高韧性和柔韧性的制品。进一步的实验表明(尽管克莱姆本人可能并不知晓),这种混合物中真正不可或缺的成分只有软脂肪和面粉;而对于某些类型的皮革来说,甚至可以不用面粉。研究还发现,只有面粉中的面筋或蛋白质部分会被皮革吸收,而淀粉则主要起帮助脂肪乳化的作用。制作这种浆料时,所需的比例为:面粉7份,马脂等软脂肪7份,牛脂2份,水4份,再加上少量盐或硝石作为防腐剂。其他油脂,如牛脂与油的混合物,也可以替代马脂;黏土或赭石在某种程度上可以代替面粉,同时还可以添加肥皂。这种混合物与用于处理小牛皮和手套皮的鞣制浆料极为相似(见第191页和196页)。克莱姆早先采用的一种工艺是在上述加工步骤之前先进行轻微的明矾鞣制,其细节与目前用于生产所谓“生皮”的方法几乎完全相同。另一方面,这种方法也与南非生产的“里姆斯”生皮带类似——在这种工艺中,人们会将皮革切成长条并螺旋状缠绕起来,然后悬挂在横杆上,下端挂重物,不断给其涂油并扭转,同时频繁改变其位置,直到水分蒸发、皮革充分吸收脂肪,从而形成极其坚韧耐用的皮革。通过揉搓或其他方式将油脂掺入准备鞣制的生皮中,也能得到类似的材料。艾特纳通过碱性溶液去除面粉中的面筋,对“皇冠皮”样本进行了化学分析,结果发现,经过这种处理后皮革仍不够柔软,若再往其中添加脂肪,其柔软度会更低,所含的油脂量也会比之前少得多。[168]

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[168] Gerber,1878年,第2页。

为了解释在制作油鞣皮革过程中所发生的反应,人们提出了各种理论。Knapp认为,这只是皮革中最细小的纤维被油脂氧化产物包裹,从而无法相互粘连,同时这种防水涂层也能保护它们免受水的作用。然而,这一解释并不成立——因为山羊皮即便用热稀释的强碱溶液处理也不会被破坏,而用干性油处理过以获得防水性能的棉纤维,在经碱液处理后其涂层会完全消失。Lietzmann则认为,在石灰处理及后续处理过程中,所有的胶质纤维都会被去除,最终得到的皮革仅由皮肤中存在的黄色或弹性纤维构成,这类纤维具有出色的耐热、耐酸和耐碱性能。不幸的是,这类纤维在皮革中的比例不超过6%,因此远远不足以解释皮革的形成机制。不过我们现在知道,包括丙烯醛在内的醛类物质——它们是在山羊皮油脂氧化过程中产生的(并且已被Pullman公司申请了专利)——本身就能够将胶质物质转化为与山羊皮纤维性质相同的材料,尤其是在耐热水和碱性溶液方面。在能够实现完美油鞣处理的场合,会发生强烈的氧化反应,且所使用的油脂具有产生丙烯醛及其他醛类的能力。而如果使用干燥性能较差的油脂,比如用于制作皇冠革及其他类似皮革的油脂,那么只能实现不完美的油鞣处理,因此我们有理由将山羊皮皮革的独特性能归因于天然醛类物质的鞣制作用。另一方面,毫无疑问,纤维上确实会形成由油脂氧化产物构成的涂层,而这很可能是皇冠革及其他不会被碱液冲掉的类似产品能够实现良好鞣制效果的关键因素。Knapp通过用极稀的硬脂酸酒精溶液处理经过酒精脱水的生皮(第74页),证明了在纤维表面形成一层薄薄的硬脂酸涂层可以显著提升皮革的柔软度并增强其防水性能。即便在用于脱水的酒精中并未刻意添加硬脂酸或其他脂肪酸,但由于皮肤中天然脂肪的分解,仍会有少量此类物质存在,这无疑就是造成这种现象的原因。

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与人们预想的相比,含酒精的皮革要重新恢复到原始状态要困难得多;而经过这种处理而变干的鞣剂由于无法吸收水分,因此不适合用于鞣剂过滤器中(第311页)。

图85——手工清洗大型海豹皮。

本书并不打算详细阐述制革过程中的各种步骤,因为其中许多步骤纯属机械操作,无论其实际重要性如何,都缺乏理论意义;作者希望在未来的一本书中再对这些内容进行详细探讨。通常会用石头、刷子或磨具来清洗皮革,以去除表面的浮尘和松动的鞣料(见图85);或者使用如图86所示的机器来进行清洗。此外,还常常通过手工削薄或使用机器削薄皮革的厚度(见图87和图88)。有时也会直接将皮革分割成多层,这一操作可通过多种机器完成,其中如图89所示的“带状刀具”最为重要;该切割工具实际上是一条像带锯一样的细钢带,其一侧通过砂轮被磨得锋利。

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图86——打磨机。
约克郡学院皮革工业系制革工坊。

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在此,有必要谈谈用于咖喱处理的油脂的功能及其使用方法。显然,为皮革的细纤维覆盖一层脂肪并非仅限于生皮,鞣制或半鞣制的皮革中也存在这种可能性,有时甚至更为显著,因为这类皮革中的纤维已经足够分离,便于脂肪渗透。即便在采用醛类进行鞣制的情况下,只要纤维尚未被其他鞣剂完全饱和,或者这些鞣剂本身的附着力不足以抵抗醛类的作用,那么脂肪仍然有可能渗透进去。因此,我们可以将关于油类鞣制的原理应用到脂肪对鞣制皮革的作用上。首先需要记住的是,胶质物质通常不溶于脂肪,反之,脂肪也无法渗透干燥且坚硬的胶质纤维。如果在打磨过程中皮革变干,那部分皮革仍将保持原始状态。由此可见,油脂本身几乎无法使纤维分离,这一任务必须依靠其他手段来完成,因为如果纤维仍相互粘连,脂肪就无法渗透进去。因此,就需要水分来保持纤维的柔软与可分离性;而对于生皮而言,还需要强大的机械处理力,以便将微小的脂肪颗粒挤入纤维之间。对于鞣制过的皮革来说,这一条件的重要性较低,因为纤维已经被鞣剂分离,毛细作用有助于脂肪的渗透。即便如此,如果脂肪已经处于高度分散的状态(即乳化状态),且其与水之间的表面张力较低——就像脱脂油及其他部分氧化的油脂那样——那么脂肪的分布就会更加顺利。所谓“脱脂剂”以及脱脂油中所含的其他氧化产物的重要性,很可能就取决于这一点,而非某种特殊的化学亲和力;不同油脂的渗透能力差异也源于此。只要油脂仍处于未分解状态,就可以被挤压出来,此时皮革会显得油腻;而一旦油脂被彻底乳化并附着在纤维上,就再也无法通过机械方式将其去除。毫无疑问,不同鞣剂在“吸附油脂而不使皮革显得油腻”方面的能力差异,也与纤维的分离程度以及纤维与脂肪之间的表面张力有关。可以推断,油脂越容易乳化,它就越能自由且彻底地附着在皮革纤维上。

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图87——手工剃须。
图88——电动剃须机。
一个基本不变的规则是:在填充材料时,皮革纤维必须是湿润的。水与脂肪之间的表面张力,小于它们分别与空气之间的表面张力;因此,随着水分从皮革纤维中蒸发掉……

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皮革的微小缝隙中,脂肪会渗入并逐渐占据那些空间。一般来说,水分的含量应使得在挤压皮革时会有细小的水滴渗出,这样不仅纤维间的微小缝隙能被填满,纤维束之间的较大缝隙也能在很大程度上被填充。

图89——带状切割机。

在“手工填充”过程中,人们会在皮革的绒面一侧,或者偶尔在两侧涂上“填充剂”——这是一种由脂肪制成的糊状混合物,通常主要由鳕鱼油和牛脂构成。这种混合物会被用刷子厚厚地涂抹上去,然后再用前臂的肉部将其抹平。当这些成分混合在一起时,较硬的脂肪会溶解在油脂中;而随着混合物冷却,大部分较硬的脂肪又会重新结晶出来。为了得到优质的填充剂,必须持续搅拌正在冷却的混合物,否则混合物就会分离成一个个小晶体团,晶体之间则残留着液态油,而无法形成均匀的膏状物。填充剂中硬质成分与软质成分的比例需根据季节以及皮革干燥时的温度来调整,这样才能确保填充剂既不会融化流掉,也不会过度固化——因为只有仍嵌在晶体之间的液态溶液才能被皮革吸收。

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皮革表面会残留那些固态的结晶脂肪,这些脂肪会被更光滑的抛光剂刮掉,形成所谓的“桌面油脂”。这类油脂通常会被重新熔化并再次使用。但在手工上胶过程中,不宜过度重复使用这种油脂,因为其中仅含有脂肪中的硬质部分,且硬脂酸的比例越来越高;如果持续使用桌面油脂和普通油来上胶,最终只有普通油才能被皮革吸收;而使用新鲜动物脂肪时,其较软的成分仍会溶解在油中。硬质脂肪的主要功能是机械性地将油固定在皮革表面;在某种程度上,它们可以被其他固体物质替代,比如滑石粉(“法国白垩”),或是其他类似的材料。使用一些软质脂肪,如骨脂或质量较好的润滑脂,也是可行的,尤其是与硬质的桌面油脂混合使用时。手工上胶后的皮革应缓慢干燥,以便有足够的时间让油脂被吸收;同时温度也需控制得当,使上胶材料保持柔软状态而非液态。在冬季,如果外界温度过高,干燥速度会过快,水分会在油脂被充分吸收之前就蒸发掉。因此,在寒冷天气里,最好通过室内空气循环来维持通风,尽量减少外部空气的进入;在极端情况下,甚至可以采取人工降温措施。有时,在缓慢且温暖的条件下干燥时,皮革容易发霉,这可以通过在上胶油脂中添加防腐剂来避免。石炭酸和杂酚油具有很好的防腐效果,但气味较差;松香油也有较强的防腐能力,矿物油则效果稍弱。α-萘酚可能也是一种有效的防腐剂,因为它几乎无味,且防腐性能很强,不过作者尚未尝试过这种方法。(参见第五章。)

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图90——海利公司的注入器填充桶。
在用桶进行填充时,其操作条件与手工填充有显著不同。处于潮湿状态的皮革会被放入一个桶中(见图90),该桶通过蒸汽加热至皮革能够承受的最高温度。潮湿的冷皮革可以放入加热到60℃的桶中,同时也可以在相同温度下注入润滑脂。通常,润滑脂应在稍高的温度下熔化并混合均匀。有时在放入皮革之前会先向桶内吹入蒸汽,使其达到所需温度;有时则会在桶内设置蒸汽盘管。一种更为现代的方法目前在美国被广泛使用,即利用热空气进行加热——风扇将热空气从外部蒸汽加热器中送出并送入桶内。桶会持续旋转,熔化的润滑脂则通过中空的轴注入桶内;如果没有这样的结构,则通过桶上的开口注入润滑脂。之后桶会继续旋转20到30分钟。在最后几分钟里,人们会用格栅代替桶盖,或者通过风扇让冷空气进入桶内,从而冷却皮革。处理完毕后的皮革仍带有一些温度,会被放在桌子上。

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其干燥条件与手工填充皮革时的条件大致相同。在鼓式填充法中,润滑脂的硬度受其熔点限制——熔点不能过高以免损坏皮革,但也可以根据需要选择较软的润滑脂。由于润滑脂是通过机械方式被压入皮革内部的,因此不会渗出,不过干燥时必须保持一定的温度,使润滑脂仍处于半软化状态,因为鼓式填充法仅能将润滑脂压入皮革的粗大空隙中,而无法使其均匀分布到皮革纤维中。如果使用硬度极高的润滑脂,如硬脂酸(第359页)和油酸硬脂酸酯(第356页),有时还会加入石蜡,那么就可以加入大量润滑脂,同时仍能让皮革呈现出良好的颜色。在美国,通常每100磅经过清洗后的干皮革需要添加100磅甚至115磅的润滑脂;这些润滑脂都会被皮革吸收,几乎不会有残留物在“定型”过程中渗出。从鼓中取出的皮革呈深棕色,但在经过冷却和干燥后,那些非常坚硬且呈结晶状的脂肪会碎裂成白色粉末,从而使皮革呈现出浅色且美观的颜色。当然,如果将这种皮革置于火中,它的颜色会立刻变深,但冷却后随着“板状结构”的形成,颜色又会恢复明亮。在填充润滑脂中应包含一定量的液态脂肪,比如脱脂剂或鱼油,因为仅有固态脂肪是无法渗透到皮革纤维深处的,这样会导致皮革变得干燥且粗糙。通过鼓式填充法,可以将固体物质掺入皮革中;过去人们常使用重晶石(硫酸钡)来达到这一目的,但现在已几乎不再使用。葡萄糖仍被用作皮革的掺杂物,但它不是通过鼓式填充法加入的,而是在填充前用糖浆涂抹在皮革上。葡萄糖不仅能增加皮革的重量,还能使其颜色比同等量的润滑脂更浅,同时还能降低皮革的韧性;在英国,这种做法应该被禁止,德国早已如此规定。关于皮革掺假的问题,可参阅L.I.L.B.第212页。在这个国家,鼓式填充法主要用于鞋面皮革的加工,而在美国,借助热风鼓,这种方法越来越多地被用于马具乃至皮带的制造。在德国,有一种用于制造重型皮带等的填充方法,乍看之下似乎与“皮革必须在湿润状态下进行填充”这一原则相矛盾。这种方法被称为“Einbrennen”(烧入法),其步骤是先让皮革干燥。

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在高温(50℃)环境下,要确保皮革中完全没有水分。之后,要么将熔化的牛脂倒在桌上的皮革上,再将皮革置于火炉上方,让油脂渗入皮革;要么将皮革完全浸入熔化的牛脂中。不过也有例外情况:虽然此时皮革已完全被牛脂浸透,但只有经过润湿和敲打处理后,皮革才能真正具备弹性。类似的方法也适用于经过明矾处理的皮革,甚至铬鞣皮革也是如此。所谓“防水”或“无水”皮革,则是通过将彻底干燥的皮革浸入由2份树脂与1份石蜡混合而成的溶液中制成的。如果皮革没有先被彻底干燥,就会因高温油脂而受损。

填充皮革最容易出现的缺陷被称为“泛白现象”,这种现象有两种类型。其中较轻微的那种表现为类似霉菌的白色斑点,很容易擦掉,但通常会再次出现。这是由于皮革表面较硬的脂肪,尤其是游离脂肪酸发生了结晶所致。当牛脂或硬脂等硬脂肪与羊油等不易干燥的油脂混合在一起,或者皮革中存在软脂肪时,几乎必然会出现这种情况。有时这种现象会与真正的霉菌混在一起,即便在显微镜下也很难区分;它甚至还可能由某些真菌引起,这类真菌不仅会通过生长将脂肪挤出皮革,还会加速脂肪的变质以及结晶脂肪酸的分离。这最多只是一种外观上的缺陷,不会对皮革造成任何损害。在经过羊油处理的小牛皮上,这种现象一直存在,而买家反而喜欢这种现象,因为他们认为这是品质良好的标志。使用氯化钡、明矾或其他矿物盐溶液进行加重或其他处理时,也可能出现类似的现象;但如果将皮革放在火上加热,那些结晶的脂肪酸就会立刻融化消失。用一滴苯或石油精就能立即去除脂肪酸,而水则无法起到作用;对于水溶性盐来说,则情况恰恰相反。

另一种更为严重的泛白现象表现为皮革表面出现细小的树脂状斑点或丘疹,这些斑点一旦被清除通常又会重新出现,严重时甚至会形成粘性的树脂层。

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整个表面都会出现这种涂层。这种渗出物是由可氧化油脂的氧化产物构成的,但其产生的原因并不总是容易解释的。制革师通常将其归因于油脂被掺假,的确有些油脂几乎总会产生这种现象,但即便使用最纯净、最真正的鳕鱼油时,偶尔也会出现这种情况。只有干燥型或半干燥型油脂才会产生这种物质,这类油脂包括所有普通的鱼油以及大多数植物种子油;而动物脂肪、硬脂酸、矿物油或凡士林,以及那些真正的非干燥型油脂,如牛脂、鲸蜡脂等,则绝不会产生这种物质,松香油也可能不会。促使油脂氧化的因素,如潮湿且空气流通不畅的环境,以及含有氧载体(如黑色染料中的铁盐),还有游离酸的存在,都会增加这种现象的发生几率。油脂中含大量游离脂肪酸也是一个可疑信号——不仅因为游离酸比中性脂肪更容易氧化,而且它们的存在也表明油脂有变质的可能。据说皮革先发生霉变也会导致这种现象,而在浸渍、碱处理或其他处理过程中,由于细菌作用使得皮革纤维变得多孔,这种情况也常常会发生,很可能是因为这些部位的油脂吸收量更大。虽然很容易判断哪些油脂可能产生这种现象,但目前还没有任何化学检测方法能够预测在正常条件下某个样本是否会出现这种情况。Eitner[169]指出,低温提取的海豹油很容易出现这种现象,但若将其加热到250°-290°C的温度并保持一段时间,其颜色会变深,从而不再有这种倾向。许多其他海洋油脂可能也是如此;这或许也是现代油脂经常出现问题的原因之一,因为很多油脂,尤其是颜色较浅的那些,都是通过低于沸点的蒸汽提取的。将油脂加热到较高温度很可能会使其中存在的蛋白质或胶状物质脱水分离,而这些物质很可能会增加油脂的分解倾向。在长期储存过程中,许多此类物质会以“沉淀物”的形式从油脂中分离出来,据说这类陈年油脂比新生产的油脂更不容易出现这种现象。
[169] Gerber, 1880, 第243页。

如果在皮革上使用可氧化的油脂,它们会在皮革纤维上“干燥”,如果同时没有足够的非干燥型成分,皮革最终会变硬,甚至可能因为硬化而开裂。

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矿物油不会在纤维表面形成硬质涂层,但由于其具有较高的沸点且略具挥发性,最终仍可能蒸发,从而导致皮革无法获得足够的滋养。由于表面张力较低,矿物油具有很强的毛细渗透能力,这一点从灯油能够“爬满”灯表面的现象中便可看出;不过与那些更易氧化的油类相比,矿物油与水的亲和力较弱,因此也不太可能与皮革纤维紧密结合。与其单独使用,不如将其与其他润滑剂一起使用。在填充润滑剂中加入固体石蜡,可使皮革感觉不那么油腻、更加干燥;据说粗松节油和松香在这方面效果更为显著。

在某些情况下,为使皮革得到适当滋润所需的水分,可以同时加入填充润滑剂和皮革中。脱脂剂的作用主要得益于其中所含的水分;如果在将脱脂剂或碱油加入填充润滑剂之前或之后,因温度过高而使其失去原有水分,其效果就会大大降低。

油性软化处理(见第217页、239页)可视为一种特殊的填充处理方式,即让油与大量水充分乳化。通过这种方式,可以向皮革中添加大量油分,而不会使其显得油腻。蛋黄中含有约30%的油脂,这种油脂在化学成分上与橄榄油非常相似,但棕榈酸的比例更高,因此可被视为一种理想的天然油性软化剂;此外,蛋黄中的蛋白还能为皮革提供养分。如果能找到一种方法,像在蛋黄中那样将橄榄油、猪油或牛油与蛋白质完美地乳化在一起,那么寻找蛋黄替代品的问题很可能会得到解决。牛奶和奶油也是天然的油性软化剂。

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第二十五章 染料与染色

在人工有机染料被发明之前,工业界所知的着色材料仅有矿物来源的以及直接从有机物中提取的那些;正因如此,过去的皮革染色工作面临着极大的困难与限制。大约四十五年前,珀金发现了人工合成有机染料(紫红染料)的方法,这为相关研究开辟了新的领域。从那以后,商业用染料的种类不断增加,如今几乎所有的颜色都能通过煤焦油染料准确再现。由于许多这类染料,尤其是早期生产的那些,都是以煤焦油中的成分——苯胺为原料制成的,因此它们常被称为“苯胺染料”;不过近年来,也有不少重要的染料是从煤焦油的其他成分中制得的,所以将所有直接或间接从煤焦油中获得的染料统称为“煤焦油染料”更为准确。煤焦油染料通常可溶于水或水与酒精的混合物中,而且大多数无需使用任何媒染剂就能与皮革纤维结合,因此在大多数情况下只需将染料溶液直接涂在皮革上即可,不过它们的适用性差异很大。有一些染料仅能溶于油类或烃类,不适合用于皮革染色,不过有时可以与脂肪一起用于鞣制过程;此外,还有一种染料并非直接施加在已加工好的纤维上,而是通过后续的化学处理在纤维上显色,这类染料在皮革染色领域的应用范围仍然有限。有些以晶体形式存在的煤焦油染料,其固态时的颜色与溶液中的颜色,以及染色后呈现的颜色截然不同。著名的例子就是品红或紫红染料,它以闪亮的绿色晶体形式存在,而在溶液中则是鲜艳的红色染料。晶体的颜色通常……

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这些染料与互补色相结合后,某些蓝色会呈现出金属铜的颜色;而像甲基紫这样的紫色则呈绿黄色,通常还带有明显的金属光泽。这一特性正是导致染色缺陷“青铜色效应”的原因——当染料浓度过高时,其表面会显现出与其互补色的光泽。煤焦油染料大多属于“酸性”或“碱性”两类。前者是由有机色素酸与无机碱(通常是钠)结合而成的盐类,一般易溶于水,但往往需要加入更强酸才能使色素酸释放出来并固定在纤维上;在许多情况下,游离的色素酸颜色与其盐类不同。而“碱性”染料则是由色素碱(属于结构复杂的氨衍生物类的有机碱)与酸(主要是盐酸、硫酸或醋酸)结合而成的盐类。市面上大多数这类染料可溶于水,不过也有少数需要加入酒精才能溶解。色素碱本身通常不溶于水,因此会被碱沉淀,而且在某些情况下是无色的。碱性染料的颜色强度通常高于酸性染料,但很多这类染料在光照下很容易褪色;此外,在高浓度溶液中,还有许多碱性染料容易出现“青铜色效应”,而这种缺陷在酸性染料中则较为少见。[170] 最近,Lamb的研究表明(见附录D,第498页),许多碱性染料在皮革上的褪色速度远远快于在纺织品上的褪色速度。由于乍看之下很难判断某种染料是酸性还是碱性,因此有必要使用试剂来区分它们。为此,可以使用1份单宁酸和1份醋酸钠,再加入10份水(按重量计算)制成的溶液——该溶液能使碱性染料生成有色沉淀,而对酸性染料则没有影响。碱性染料会被单宁沉淀这一事实,不仅影响了它们在皮革染色中的应用,因为皮革中含有单宁,会影响染料在皮革纤维上的固定;同时,如果不小心让单宁以可溶形式存在于染液中,也会导致碱性染料沉淀。加入醋酸钠的作用是与色素盐中的矿物酸结合,因为如果让矿物酸保持游离状态,就会阻碍完全沉淀,而醋酸的强度要弱得多,尤其是在有过量醋酸钠存在的情况下(参见第81页)。在用“酸性”和“碱性”来描述染料时,不应理解为所使用的染料本身就具有酸性或碱性。

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醋是酸性的,而苏打则是碱性的。只不过,在一种情况下,盐中的着色成分具有酸性,能被更强的酸释放出来;而在另一种情况下,该着色成分则呈碱性,能被更强的碱释放出来(并且常常会沉淀下来)。关于在有机纤维上固定颜色的机制,有几种不同的理论,但很可能没有任何一种理论能够对所有情况都给出完整的解释。有一种观点认为,染色过程属于机械作用而非化学作用,颜色是通过表面吸附作用附着在纤维上的;另一种观点则认为,染料与被染材料或其某种成分之间会形成真正的化学化合物;还有一种观点是维特提出的“固溶体”理论,这种理论介于前两者之间,认为着色物质实际上溶解在了被染纤维中。乍看之下,固溶体这一概念似乎很奇怪,但实际上并没有什么问题。有色玻璃中的着色金属盐显然溶解在熔融的玻璃中,当玻璃变成固体后,这些盐的状态也几乎不会发生变化。明胶、印度橡胶以及可能所有的其他胶体物质,都能吸收水或其他液体而不失去其固态结构,这些液体可以说已经溶解在了固体中。所有的动物纤维和植物纤维在这方面都与明胶类似,在染色过程中会因吸收水分而膨胀。用大多数水溶性染料来给明胶整体着色其实相当容易。(关于这一点,可参考第九章中关于皮革纤维物理化学的内容。)溶液与分子表面吸附作用,以及某种形式的化学结合作用之间的区别并不明显,很可能这三种理论在不同情况下都是正确的,它们只是以难以察觉的梯度相互过渡而已。实际上,皮革染色是一个非常复杂的问题,因为我们面对的并非成分均匀的纤维,而是那些在转化为皮革的过程中其化学和物理结构都发生了变化的纤维。虽然严格来说,皮肤中明胶状纤维的构成尚不清楚,但我们完全有理由认为[171],就像其分解过程中产生的重要产物——酰胺酸一样,这种纤维也含有酸性和碱性基团,因此能够同时吸引碱和酸。例如,众所周知,中性的纤维能够从十倍浓度溶液中吸收硫酸。

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其强度如此之高,以至于剩余液体对石蕊试纸呈中性;同时它也会以几乎相同的速率吸收强碱性物质。[172]
[171] Procter, Jour. Soc. Chem. Industry, 1900, 第23页。
[172] 参见第九章。

因此,它很容易被具有碱性或酸性的着色剂染色,在许多情况下甚至会使这些着色剂的盐类发生分解,从而显现出游离染料特有的颜色。不过,与此同时,它也可能将与之结合的碱或酸固定下来。许多鞣制工艺也是通过类似的方式来固定弱碱和弱酸的,因此可以预期,这些工艺会显著改变原始纤维的固色性能,事实也确实如此。至于某种特定鞣制工艺在这方面的具体效果,则较难预测。在普通的植物鞣制过程中,具有酸性的单宁会与纤维紧密结合。因此,用植物鞣制的皮革最容易固定碱性染料也就不足为奇了——因为这类染料会与单宁酸形成不溶性化合物,所以染色很可能是通过单宁与染料在纤维上形成复合物来实现的,而非通过染料基团与皮革原有成分的结合来实现固定。不过值得注意的是,即使经过完全鞣制的皮革,仍然对酸性染料具有很强的亲和力,许多酸性染料即便在没有游离酸的情况下也能使其着色,尽管单宁酸可能起到了使与染料结合的碱性物质饱和的作用。需要指出的是,虽然动物皮革主要由胶质纤维构成,但其表面覆盖着一层极为薄的薄膜,即透明层或玻璃层(第50页),在活体动物中,这层薄膜将真皮与表皮分隔开来。目前人们还不清楚这层薄膜的化学性质,但它对着色剂的反应方式与胶质纤维不同,很可能其对碱性染料的吸收能力较低,而对单宁的有色酐类以及一般酸性染料的吸收能力则较高。因此,在鞣制过程中它的着色程度会更高,而用碱性染料染色时则着色程度较低。此外,由于在去除毛发和石灰的初步处理过程中这层薄膜极易受损,这种着色不均匀的问题就成为了一个严重的缺陷,尤其是在使用碱性染料时更为明显。

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皮革中残留的石灰量也很可能是导致染色不均匀的重要原因。
固色剂是一种化学物质,它能帮助纤维吸附那些否则无法被其吸附的染料,因此这类物质通常既对纤维有亲和力,也对染料有亲和力。例如,棉花本身无法吸附碱性染料,但可以通过单宁酸溶液来使其吸附这些染料,而单宁酸又能进一步吸附并固定这些染料。不过在许多情况下,固色剂的功能更为复杂,它不仅能够固定染料,还常常能改变甚至决定染料的颜色。比如,单宁酸本身是无色的,但在铁作为固色剂存在时却能将染料染成黑色。这类固色剂可以在染料之后再使用,因为此时它们对纤维的亲和力足以让染料被纤维吸收,但却无法产生所需的颜色。这一过程常被称为“加深处理”,因为颜色通常会变深。一个常见的例子就是使用铁溶液来使单宁酸或没药染成深色或黑色。从理论上讲,这类固色剂与那些为在纤维上形成颜色而依次施加在皮革上的染料成分之间几乎没有区别。其中有一些矿物盐曾经被用于皮革染色,不过现在已几乎不再使用。铁盐很容易被经过鞣制或未经过鞣制的皮革所吸附,而在经过鞣制的皮革上,铁盐会在单宁酸的作用下产生深色。随后若再用亚铁氰化钾溶液处理,就会生成深蓝色(普鲁士蓝)。如果用醋酸铜或硫酸铜的氨溶液代替铁盐,则会生成深红棕色的亚铁氰化物。有时,黄色染料是通过先用电镀铅处理经过鞣制的皮革,让电镀铅被单宁酸固定,然后再用重铬酸钾处理来生成的,这样就能得到黄色的铬酸铅。铅的另一个重要用途是所谓的“铅漂白法”,实际上就是用硫酸铅来给皮革上色。经过鞣制的皮革在清洗后会先用电镀铅溶液处理(通常为每升约4克的“铅糖”),然后再用浓度约为每升30克的稀硫酸处理,最后彻底清洗以去除酸性物质。这种方法常被用来为浅色调的染色做准备,因为许多苯胺类染料很容易被固定在经过漂白的皮革上。不过,所有含铅的颜料都有一个缺点,那就是一旦接触到微量硫或硫化氢,颜色就会迅速变深。

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这些颜色可能持续存在于照明气体中,或是由于有机物的腐烂而产生。使用酸类也会导致皮革过早老化。
许多煤焦油染料含有氨基(NH2基团),当用亚硝酸(或亚硝酸钠的酸性溶液)处理纤维时,这些氨基会“重氮化”(转化为—N : N—基团,同时释放出OH2)。若再用胺类或酚类溶液处理这种重氮化合物,它们就会与纤维结合,从而在纤维上形成新的偶氮染料,而且这类染料往往很容易因洗涤或摩擦而褪色。由于在皮革上这些特性不如在纺织品上重要,加之该工艺较为复杂,且亚硝酸容易对皮革造成损害,因此这类工艺在皮革染色中很少被使用,此处提及只是为了完整性。
曾经广泛用于植物鞣制皮革染色的天然多基因染料,如今已逐渐被淘汰,只有用于生产黑色染料的情况除外。对于这类染料来说,很难让皮革充分上色;不过它们对皮革本身具有一定的亲和力,因此通常会先对这些皮革进行染色,然后再用铁、铬、锡盐以及明矾等金属盐作为媒染剂来加深颜色,这些媒染剂不仅作用于已吸收的染料,还常常作用于鞣料以及来自鞣制材料的着色物质。在黑色染色方面,单独使用煤焦油染料或将其与铁染料混合以加深颜色,这种做法正越来越普遍。Claus和Rée的“Autho-black”、Badische Co.公司的“Corvolines”,以及Casella公司的“Naphthylamine Black”、“Aniline Grey”和“Naphthol Blue-black”都是不错的染料选择。由于煤焦油制成的黑色染料多为深紫色而非纯黑色,因此可以通过加入合适的黄色或棕色染料来加深其颜色,实际上已有部分染料采用了这种方法。除了煤焦油染料之外,黑色染色通常是通过铁(或铬)作用于皮革中的鞣料或没药来实现的。由于皮革表面往往带有油脂,而只有在有碱剂存在以吸收铁盐释放出的酸的情况下,才能使鞣料或没药充分附着在皮革上,因此要么用经苏打或氨水调成碱性的没药浸液刷涂皮革,要么将皮革放入该溶液中浸泡,或者先让皮革经过弱苏打液或氨水溶液的处理。由于这类溶液会对皮革产生强烈作用,使其变得粗糙易损,因此必须格外小心,避免使用过量。

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这种碱性处理的作用不仅在于帮助油脂表面湿润,还能通过促使染料迅速沉淀来防止其过度渗透。不过,近年来有时会要求皮革让颜色完全渗透进去,在这种情况下,或许应该反其道而行之:先使用弱浓度的亚铁盐溶液,可加入醋酸钠或酒石酸钾,最后再用碱性苏木处理——因为没有碱的话,颜色就无法完全显现出来。从皮革的持久性来看,使用铁盐的效果并不理想;因此,必须避免过量使用铁盐,且其中所含的强酸应被永久性碱中和,尽可能将其洗掉。用铁盐处理过的皮革几乎总会失去颜色:如果使用了单宁,则会变成棕色;如果使用了苏木,则会变成红色。同时,皮革表面通常也会变得脆弱易碎。这在很大程度上是由于氧化铁作为氧载体的作用所致。在光照下,氧化铁会还原为亚铁状态,从而氧化与其结合的有机物质;而在黑暗中则又会重新氧化,如此循环往复。因此,必须确保提供足够的有机着色剂,同时尽量减少铁盐的使用量,并使其以稳定的形式存在。实际上,这些要点常常被忽视,尤其是在不使用苏木而仅用铁盐进行着色的情况下,此时皮革中的部分单宁会被去除,再加上氧化铁与皮革纤维的结合,会导致皮革更加脆弱。在施加铁盐之前和之后,使用碱性苏木液、甘比尔液或苏木液进行处理,可以减轻这些问题。含铁和苏木的黑色染料相比含铁和单宁的黑色染料,持久性要差得多,且在光和空气的作用下会更快褪色。在经过处理的皮革上使用铁基黑色染料,似乎会大大增加“泛油”现象的发生几率,这是一种由油脂氧化引起的缺陷(见第390页)。铜盐能使苏木呈现深蓝色,这种颜色比铁化合物更为稳定,因此常与铁盐一起使用。在实际应用中,铁基黑色染料通常会在最后阶段涂上油剂,这样既能保护染料免受空气影响,又能形成稳定的铁皂,从而提高其持久性。在着色和整理过程中使用真正的肥皂并非没有先例,这一方法或许值得更多关注。纯碱制成的硬质肥皂……

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硬脂酸[173]可形成出色的表面处理效果,适用于需要适度光泽的场合。使用时需用刷子将肥皂凝胶涂覆在表面,厚度要尽可能薄,待其完全干燥后,再用法兰绒、刷子或抛光工具进行打磨。许多酸性染料可溶解于这种肥皂凝胶中,因此可用于上色。通过将虫胶与稀释后的硼砂或氨水溶液混合,也可以得到类似但更为坚硬的表面处理效果,并且还能实现高度的光泽度[174]。这两种处理方式都能有效减少铁黑色颜料出现污渍或脱落的问题,因为这类问题是由于松散的铁氧化物沉积在表面而非与纤维结合所导致的;当使用“墨水”类黑色颜料,或是让媒染剂与着色剂在皮革表面混合时,这种情况尤为明显。这类“墨水”通常是由亚铁盐、没药或单宁以及一些苯胺黑共同制成的,着色物质只有在氧化过程中才会形成。在以植物单宁为鞣剂的黑色颜料中,铬的用途并不大,因为它只能用于含没药的黑色颜料中,而单宁的铬化合物并无着色作用;此外,重铬酸盐的使用也会对皮革造成严重损害。[173]制备方法为:将1份氢氧化钠溶于10-15份水中,再加入8份硬脂酸煮沸至溶液变清,冷却至25℃后,继续加入400-800份水并不断搅拌,直至得到适当浓度的白色凝胶。使用蜡类或浓度更高的脂肪酸也可制成类似但更坚硬的制剂。[174]制备方法为:将5份虫胶与100份水及3份浓氨水或1份硼砂一起加热溶解。如果将该溶液用作上光前的预处理剂,那么静置后会分离出的蜡质物质需在使用前通过摇晃重新混合均匀。作为清漆时,则需使用浓度更高的溶液,并将其中的蜡质撇去。

然而,在以非植物单宁为鞣剂的材料上着色时,铬就变得非常重要了,因为通常会使用没药作为鞣剂,有时也会与单宁一起使用,同时还常添加槲皮素或福斯汀来消除没药-铬或没药-铁氧化物带来的蓝色调。在实际应用中必须注意:如果将亚铁盐与重铬酸盐溶液混合,后者会被还原,而铁则会被氧化成三价态。在经过明矾处理的皮革中,原始皮革纤维的固定能力受到的影响远远小于植物单宁鞣剂处理的情况。无论植物单宁鞣剂的情况如何,毫无疑问,在矿物鞣剂的制备过程中,物理因素至少与化学因素同样重要。鞣剂的吸收量会受到溶液浓度的极大影响,而在常规的明矾鞣制过程中,大部分……

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氧化铝仍可通过简单清洗去除。在这种情况下,存在的硫酸钾并不参与这一过程,而氧化铝盐则像普通盐一样被吸收。单独使用明矾或硫酸氧化铝,若没有食盐的辅助,则无法产生理想的鞣制效果——因为其吸收量很少,且酸的作用会导致纤维膨胀。有食盐存在时,吸收量会增加,同时也能防止纤维膨胀。这一现象的解释并非在于氯化铝的形成,因为尽管氯化铝确实会生成,但研究表明,没有食盐的情况下,氯化铝的作用并不比明矾更好。人们早就知道,食盐可以防止酸对皮革的膨胀作用,尽管它并不能减少酸的吸收;这一现象可以用现代渗透理论来解释(参见第89页)。经过这种处理后的皮革可以转化为皮革,但如果将食盐洗掉,酸就会留在皮革中,皮革又会恢复到因酸而膨胀的状态。因此,尽管酸与氧化铝是以相等比例被吸收的,但实际上它们是分离的,分别附着在明胶分子的不同基团上;食盐的作用则是让酸能够被吸收而不引起膨胀,并通过渗透作用增强皮革的解离能力。如果使用碱性盐代替普通的氧化铝盐——比如用苏打将硫酸部分中和后得到的盐——那么即使没有食盐,也能实现理想的鞣制效果:碱性化合物会被吸收,而且皮革受清洗的影响也会大大降低。在铬鞣的情况下,还可以通过用碱性溶液清洗已鞣制的皮革,进一步去除其中的残留酸,从而得到即使面对热水也依然具有极高耐性的皮革;用氧化铝也能得到类似的效果,不过难度更大,因为显然过量的碱会破坏皮革的品质。(参见第187页。)关于染色效果的结果也与预期大致相符:普通的明矾处理过的皮革能够轻易吸收酸性和碱性染料,而经过铬处理的皮革则几乎不再能吸收碱性染料。无论是铬鞣皮革还是氧化铝鞣皮革,都能轻易吸收植物单宁,这进一步证明了明胶分子中的酸性结合基团仍然处于未饱和状态(单宁能够使被硫酸膨胀的皮革发生鞣制作用,而且似乎还能将酸排出)。对于铬鞣皮革而言,再用单宁进行再鞣制可以显著降低其伸展性,如果继续……

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过度处理会破坏皮革的韧性,但同时也会使其能够固定基本染料。这一特性在染色过程中被广泛利用,不过在那些对柔软度和延展性有较高要求的场合,比如制作手套用皮革时,就不能忽视它对皮革的影响。当然,多基因染料也是通过氧化铝或铬媒剂来固定在氧化铝或铬处理的皮革上的,不过显然这些介质并不存在最有利于颜色固定的条件。因此,用非碱性方法提取的没药会使皮革变成黄色,用氧化铝处理的皮革则呈紫蓝色,而用铬处理的皮革则为黑紫色;此外,某些茜素类染料在铬处理的皮革上上色效果很好,因为它们具有较高的耐热性,因而可以使用比其他大多数皮革更高的温度进行染色。染料木材中所含的单宁会降低铬处理皮革的延展性。

或许还应该谈谈油性皮革和醛性皮革的染色问题,但目前这一领域还缺乏系统的科学研究,我们的实践经验也不足以支撑理论分析。(不过可参见第496页。)

成品皮革颜色出现缺陷的原因多种多样,但很多都是由于染色过程中不够清洁或操作不规范所导致的。在这方面必须格外小心,在刷染时,每种颜色都应使用不同的刷子,因为仅靠常规的清洗方法是无法彻底去除所有染料残留的。

有时会出现不均匀着色或表面着色的情况,这是由于颜色固定得太快所致;而在其他情况下,则是因为染料的亲和力太弱,无法使浴液中的染料充分析出。加入弱酸的盐类,如酒石酸氢钾,或是能形成水合盐的硫酸钠等,可以减缓酸性染料的染色速度;而酸类通常会加快染色速度,另外添加食盐也会增加染色速度,因为食盐会降低染料的溶解度。作为染色浴的添加剂,醋酸或甲酸这类弱酸,以及亚硫酸钠这类酸式盐,通常比硫酸更合适;如果使用硫酸的话,就必须格外注意将其彻底清除。

毫无疑问,皮革书脊和家具的快速损坏,在很大程度上是由于在皮革的“处理”和染色过程中粗心地使用了硫酸;即便将硫酸完全清除,它也已经渗透到了皮革中天然存在的石灰等碱性物质之中。

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与弱酸结合后,这些物质可以起到一定的保护作用,避免煤气燃烧时产生的硫酸对皮革造成损害。[175]参见1901年艺术学会装订用皮革委员会的报告。

“青铜色效应”是指光线从许多着色剂表面反射出来时所产生的双色现象,这种现象与着色剂本身透射出的光线以及被染色材料表面反射出的光线相互补充。这种现象并非仅存在于碱性染料中,但在碱性染料中更为明显。由于碱性染料与单宁有很强的亲和力,因此能够快速上色,但往往会导致染色不均匀,且无法充分渗透到皮革内部。如果在染色前未能将皮革中的可溶性单宁完全洗掉,那么这些单宁就会在染色液中析出,形成不溶性的单宁沉淀物,从而浪费颜料并附着在皮革表面。由于碱性染料固定速度过快而带来的问题,可以通过在染色液中加入醋酸或乳酸等弱酸来缓解。如果需要,还可以进一步降低酸的浓度,方法是加入其中性盐(如钠盐)。此外,也可以通过使用酒石酸锑钾、草酸钛钾或乳酸钛钾以及其他合适的金属盐来预先固定单宁,从而防止其在染色液中析出。

染色制品因暴露在阳光下而褪色,这一缺陷在纺织工业中得到了较多研究,而在皮革制造领域则相对较少,不过对于书籍装订用皮革和家具用皮革而言,这一问题尤为重要。实际上,没有任何颜色能够完全不受强阳光的影响,但在很多情况下,阳光的作用非常微弱,几乎可以忽略不计;有些煤焦油染料,尤其是某些茜素类染料,几乎具有永久性,而另一些染料,尤其是属于三苯甲烷类的苯胺类染料,如品红,则极其容易褪色,仅仅一周的强阳光照射就可能导致其褪色。结晶紫和伊红在这方面的表现也很差。颜色的耐光性很大程度上取决于其染色的材料,目前关于皮革的直接实验结果发表的还很少,不过M.C. Lamb先生已经对此进行了长期研究[176],现在这一课题也在其他领域受到了越来越多的关注。进行相关实验的方法很简单:将样品放在玻璃下或南向窗户处暴露在阳光下,同时用木头或厚棕色纸覆盖部分皮革作为对比。实验结果往往……

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所有用儿茶酚类单宁进行鞣制的皮革都存在这一缺陷,尤其是用图尔瓦尔树皮、金合欢树皮和奎布拉乔树皮鞣制的皮革——在阳光下或即使只是暴露在散射光下,这些皮革也会变暗并呈现红色。而纯漆树鞣制的皮革则几乎不存在这一缺陷,同时也不易被气体(如硫酸)以及其他可能损害书籍和家具的因子所破坏。[177]
[176] 参见附录D,第488页、498页,以及《化学工业学会杂志》,1902年,第156-158页。
[177] 参见1901年艺术学会关于书籍装订用皮革的报告。

耐摩擦性差这一缺陷在纺织品中比在皮革中更为常见,因为在皮革上通常可以通过在表面涂覆涂层或其他处理方式来避免这一问题;但在某些情况下,尤其是在黑色皮革上,这一缺陷仍会带来困扰。如果使用了合适的颜色,那么这一缺陷通常是由于染色剂在表面沉淀所致,这可能是由于使用了过量的媒染剂,或是将碱性染料用于那些尚未充分去除游离单宁的皮革上。此外,这种缺陷也可能由“火焰处理”或混合了用于涂层处理的物质来着色所导致,其目的是掩盖染色中的瑕疵或改变颜色。以这种方式着色的颜色仅是机械性地附着在皮革上,很容易被水分冲掉,从而污染与其接触的物品。

类似的缺陷也可能因对已染色的皮革清洗不彻底而产生,此时染浴中的未溶解染料会残留在皮革上。为了避免这种情况,尤其是在手套用皮革上——因为这种缺陷会带来极大的麻烦——人们仍然广泛使用天然媒染剂着色法。这类着色剂会以不溶性形式沉积在纤维上,因此很难脱落。碱性染料则可以通过后续的单宁处理或添加某些酸性染料(如苦味酸)来固定。有一些染料,尤其是马蒂乌斯黄或“曼彻斯特”黄(二硝基萘酚),在低温下具有挥发性,因此很容易使与染色布料接触的任何材料出现污渍,即便是在干燥状态下也是如此。

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图91——托盘染色法。
皮革的实际染色方式因鞣制材料的不同而有所差异,这些材料包括植物性物质、铬盐、氧化铝盐或羊皮纸。用植物性物质鞣制的皮革可以通过“染色托盘”进行手工染色,也可以使用滚筒或搅拌器进行染色,其中后两种方法目前被广泛采用。染色托盘是一种深度约为10英寸的浅槽,其大小足以让皮革平放其中。按照英国的染色方法,一次可以染色一打或两打皮革,甚至更多,操作时需手动翻动皮革,将最下面的那对皮革取出并放在最上面(见图91)。当只需要为少量皮革染成相同的颜色时,这种方法是相当方便的,因为可以随时观察皮革的染色情况,便于调整。此外,如果需要的话,还可以在染色前将皮革的肉面部分“配对”或“折叠”,这样只需给这些部分上色即可。为此,可以将两张大小相同的皮革的肉面相对放置,或者将每张皮革的背面对折,使肉面朝内,然后用压板将其紧紧压在一起。这样一来,只要操作得当,在染色过程中就不会有颜色渗入皮革之间,只有边缘处可能会有少量颜色渗透。这种方法能够大大节省染料,因为皮革的肉面本来就会吸收大量染料,而在某些情况下,未染色的皮革反而是更理想的选择。而在使用滚筒或搅拌器进行染色的时候,只需将皮革随意放入染液中即可。

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这样,皮革的各个部位就能均匀地着色。与需要持续处理一小时甚至更长时间的染色盘法相比,桨染法能大大节省劳动力。此外,它还能方便地观察皮革的颜色,这对于实现所需的色调非常重要;不过,由于不仅要给皮革的表面着色,还要使用大量染液,而且染液永远无法完全用尽,因此会有更多染液随废液流失,所以从染料成本来看,桨染法并不经济。而鼓染法在这方面则要便宜得多,因为所需染液量很少,且由于搅拌作用,染液能够深入皮革内部,这在很多情况下很有优势;不过,由于只能通过停止或启动鼓来检查皮革颜色,因此很难达到精确的色调。大多数染料在高温下更容易固定,在这方面,鼓染法优于其他所有方法——一旦加热,它就能保持热量,直到加工结束几乎不会损失热量,而在桨染法和染色盘法中,染液会迅速冷却,而且要维持恒定温度还需要特殊装置,同时还得格外小心以避免过热。通常,最好在产品能够安全承受的最高温度下进行染色,这一温度因产品类型而异:铬鞣革和山羊皮几乎可以承受接近沸点的任何温度;而植物鞣革的最佳染色温度为50摄氏度。不过,冷的湿皮革可以快速放入加热到60摄氏度的染液中,因为它们会足够快地使染液降温。这里还可以提到欧洲大陆采用的两种染缸法,这种方法能够实现快速且均匀的染色,同时还能大幅节省染料。这一原理也可应用于那些需要将大量皮革染成相同颜色的情况。通常会使用两个染缸,每个染缸长约4英尺、宽约18英寸、深约10英寸或1英尺,这些染缸的底部通常是倾斜的,或者被放置得让染液全部流向染缸的另一侧。通常一次只对一对皮革进行染色(羊皮和山羊皮大约需要6升染液)。首先,在第一个染缸中注入浓度很低的染液,第二个染缸则注入浓度约为前者一半的染液。将皮革放入第一个染缸中翻动几下,然后再移到第二个染缸中;第一个染缸中的染液会被倒掉,然后重新注入新的染液。

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首先将皮革放入浓度较高的染液中,使其着色;随后再将其转移到另一染液中继续染色。第二种染液的浓度则因皮革的吸收而大大降低,因此只能用于给新批皮革上色,而这些新皮革又会再次被放入之前的染液中,然后再进入另一种新的染液;这样,每批皮革都要经过三次染色处理,最后一次使用的仍是高浓度染液,它能迅速让皮革呈现出均匀且饱满的颜色。在传统的英国染色方法中,为了节省染料,皮革需要在几乎耗尽染料的染液中染色,这一过程十分繁琐,染色的最后阶段往往需要比让皮革达到理想颜色所需的时间长得多,而且即便如此也难以得到良好的着色效果。虽然可以通过在染液逐渐耗尽时分次添加染料来减轻这一问题,但若要真正使染液浓度降至适当水平,仅使用一个染液槽是无法避免这一问题的。乍看之下,逐批对皮革进行染色似乎是个非常缓慢的过程,但实际上皮革着色的速度很快,这也在很大程度上弥补了这一缺点。在大陆地区的染色体系中,所使用的染料大多属于煤焦油系列,它们以高浓度溶液的形式使用,每次染色时都会向染液槽中加入一定量的热水以及适量的一种染料溶液。部分已耗尽染料的染液通常只适用于那些使用单一染料或亲和力相近的染料混合物的情况,因为如果使用亲和力不同的染料,其中一种会更快被去除,从而导致染液的颜色发生变化。许多标榜为单一颜色的染料实际上都是混合物,[178]当用这些染料溶液连续给皮革上色时,其颜色也会发生变化。碱性染料还容易被皮革中渗出的微量单宁沉淀,从而无法再次使用。通过适当的皮革预处理可以避免这种情况(见第411页)。[178]这类混合物往往可以通过将一滴该染料溶液滴在吸水纸上来检测——不同染料会因在纸上的固定速度差异而形成不同颜色的环状痕迹;或者将干燥的染料薄薄地撒在湿润的吸水纸上,此时每个染料颗粒都会留下独立的色点。实际皮革染色的成败在很大程度上取决于对皮革的正确选择与预处理。完好无损的皮革材质至关重要;如果因为在浸泡、处理过程中疏忽大意,导致皮革受到污染,那么就根本无法获得理想的染色效果。

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这种状况被称为“纹理缺陷”,是由于构成皮肤天然光泽层及外表面的脆弱透明层遭到破坏或损伤所导致的(第50页)。对于这类皮革,应优先使用酸性染料而非碱性染料,因为后者在皮革纹理不完美的部位更容易使其颜色变得更深。不同鞣制工艺和颜色的皮革绝不能一起染色,否则在同一个染浴中必然会产生不同的色调。已经干燥的鞣制皮革,尤其是那些存放已久的皮革,应通过浸泡在40°至45°C的温水中并轻轻敲打的方式来使其充分软化。对于采用混合鞣制法或树皮鞣制法的皮革,则需要用刷子彻底清除其表面的污渍,必要时还可使用石板或石头进行清洁,但必须格外小心,避免损伤皮革的纹理。少量硼砂或其他弱碱性溶液有助于去除这些污渍。经过新鲜漆树汁处理的皮革只需用黄铜工具打磨即可,而那些已经干燥很久的皮革,如果再次经过漆树汁处理,其上色效果会更为均匀且更好。澳大利亚巴兹尔树皮以及东印度地区用肉桂树皮鞣制的深色皮革,通过漆树汁处理后颜色会得到改善;若想要获得浅色,则需先在30°至35°C的温度下,用浓度为1/4%的肥皂粉或硼砂溶液将皮革轻轻敲打15分钟,以去除部分原有鞣质,然后在用温水彻底清洗并尽量减少与空气接触的时间后,将其放入浓度为1-2%的弱硫酸溶液中处理。之后需通过清水将硫酸彻底冲洗掉,然后再对皮革进行漆树汁处理。这一工艺,尤其是使用硫酸的做法,会对皮革造成损害,也是彩色书脊和家具皮革过早腐烂的原因之一。乳酸、甲酸或醋酸可以安全地替代硫酸使用,而且通过在漆树汁溶液中加入少量酒石酸钾、醋酸钠或乳酸钠,或是其他弱有机酸的盐类,就可以大大降低硫酸带来的风险——因为硫酸的危害通常要过一段时间才会显现出来。除非确实需要获得浅色,否则不应使用硫酸,而且仅适用于那些不需要具备极高耐久性的物品。对于用于书脊制作和家具装饰的浅色皮革,应选用优质的全漆树汁鞣制皮革以及有机酸处理过的皮革。

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进行碱性处理时也需格外小心,因为过量的强碱会对皮革造成严重损害。另一种用于制备浅色皮革的不可取方法,就是使用第399页中提到的铅漂白法。用苏木处理皮革的最佳方式是在温度约为40度的桶中进行。Lamb建议,每打小牛皮只需1到2磅苏木即可,且处理时间应为两到三小时。处理完毕后,需用清水冲洗皮革,去除附着的苏木,然后将其放在桌子上,用黄铜磨光工具将其打磨平整,此时即可用“酸性”染料进行染色。如果使用“碱性”染料,则需要用几遍温水彻底清洗,以去除多余的单宁;若要染出深色,与其过度清洗,不如固定单宁,使其充当染色的媒染剂。对于蓝色、蓝绿色或紫色,可使用“酒石酸锑钾”溶液(根据需要固定的单宁量,每升添加5至20克,有时还会加入一些普通盐),该溶液不会改变皮革的颜色。对于棕色、黄色、深红色或黄绿色,使用钛酸钾或草酸钾更为合适(每升2克),这类物质与单宁结合后能形成非常持久的黄色,碱性染料便可在此基础上自由着色。在许多情况下,最好在用某些天然染料染色之后再使用钛酸盐(Dreher)。碱性染料通常需要在热水中溶解后再加入染色浴中,其用量根据其着色能力以及所需的颜色深度而定,一般在每升染色浴中添加0.5至2.5克。这些溶液不应煮沸,因为过高的温度会破坏某些染料的性质。有些染料溶解不完全,需要用棉布过滤。由于碱性染料会被碳酸钙沉淀,因此必须用醋酸或乳酸将“暂时性”硬水中和,直到试纸呈现微红色为止。对于那些因容易附着在皮革纤维上而导致染色过快、颜色不均匀的染料,适量添加醋酸往往能改善染色效果,同时还能提高染料的溶解度。不过,醋酸用量过多则会影响染色浴的浓度。还有少数现在很少使用的染料,需要先在少量甲醇中溶解;在皮革略带油性的情况下,加入甲醇有助于染色,但由于成本原因,这种做法通常不被采用。

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硫酸钠常被添加到染色浴中,以提高染色的均匀性;而对于某些棉用染料,则会使用普通盐来降低其溶解度,从而便于将染料从浴液中析出。对于“酸性”染料而言,若向染色浴中加入酸,使其释放出色酸,则染色效果会更好,通常使用的硫酸量与所用的染料量大致相当。不过,与漂白过程一样,使用硫酸也存在诸多问题:因为仅靠清洗无法将其完全从皮革上去除,而当其在干燥环境或高温下浓度升高时,会破坏皮革。因此,最好使用甲酸或醋酸,其用量应为染料量的两到三倍。也可以使用硫酸氢钠,但相比有机酸,它的缺点更多。不过,许多酸性染料在中性浴中也能达到令人满意的染色效果。酸性染料的用量与碱性染料大致相同,但其着色力通常较差,不过它们能实现更均匀的染色效果,尤其是在有缺陷的皮革表面,而且其耐光性往往更强。此前已经提到过那些多组分或媒染剂型染料,它们至今仍在一定程度上被用于手套革的染色,其中没药在黑色染色中起着重要作用。旧式的染工们仍然会使用苏木和巴西木(桃木)来为摩洛哥革及其他植物鞣制的有色皮革上色。过去,桃木常常与锡媒染剂(通常是通过将锡溶解在盐酸和硝酸的混合物中制得的所谓“锡精”)一起用于染色廉价的红色皮革,但现在已被偶氮红所取代。这些含锡的酸性溶液往往会对皮革造成严重损害。用苏打、氨水,或是过去常用的陈尿来使木材浸出液呈微碱性后,通常先将其涂在皮革上,然后再加入媒染剂;深色皮革则使用亚铁或铁溶液以及重铬酸钾,而较浅色的皮革则使用锡盐,有时也会使用明矾。媒染剂有时会在染色过程接近尾声时才加入染色浴中,但最好单独使用,因为它容易在皮革表面形成色淀,而这些色淀会在摩擦过程中脱落。在某些情况下,尤其是在黑色染色时,人们会通过刷涂的方式依次施加浓度的木材浸出液及所需的媒染剂,而非将其放入染色槽中。没药和巴西木都属于金雀花科植物,与迪维迪维属植物关系密切。没药即金雀花属的Campechianum种(见第287页),它具有出色的着色性能。

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这种物质就是苏木精,它与单宁类物质极为相似,几乎无色;在氧化后会生成苏木素,后者会呈现黄褐色,而其他颜色则需借助媒染剂才能显现出来。苏木碎片可通过用水煮沸或加压加热的方式提取;由于苏木素与碱类反应会生成深紫红色化合物,人们常常误以为加入苏打或陈尿能提高提取效果,但实际上这只会导致色素因氧化而被浪费。最佳提取方式是仅使用水,使用前再向溶液中加入所需的碱类。通常每加仑水会使用1-2磅的苏木,但这样的比例显然不足以充分提取出其中的色素,因此需要用更多的水再次煮沸,这些水随后可用于提取新的苏木样本。苏木在高温下染色效果最佳,尤其是用于铬制皮革时,80℃的温度即可安全使用。微量石灰盐的存在有助于提升染色效果,而在水质非常软的情况下,可在苏木液中加入少量石灰水或白垩。在给皮革上色时,可将浓度较高的苏木液用碳酸钠或氨水调成弱碱性,然后直接涂在皮革上;若用作浸泡处理,则需使用浓度较低的溶液,且通常会先让皮革在含少量重铬酸钾的碱性溶液中处理。添加碱类的目的不仅是帮助形成色素层——通过中和作为催化剂所释放的酸性物质,从而防止色素过度渗透进皮革——同时还能消除皮革中油脂带来的防水性障碍。因此,在对填充过的皮革进行上色时需要更多地使用碱类,但必须避免过量,否则容易使皮革变得柔软易碎。重铬酸钾会氧化苏木精或随后添加的亚铁盐,从而形成近乎黑色的铬-苏木素色素层。常用的铁溶液通常是浓度为5%的硫酸亚铁,或是市售的“铁液”——这是一种“热解褐煤”或粗制乙酸铁,其中含有儿茶酚衍生物以及从木材蒸馏过程中产生的其他有机物质,这些物质既具有抗菌作用,又能防止纯乙酸亚铁使用时出现的快速氧化现象。总体而言,还是优先选择铁液而非硫酸亚铁。

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硫酸(即“绿矾”),作为其对应的硫酸物质,除非在制备过程中被碱完全中和,否则最终会对皮革造成严重损害。市面上的铁液常常被硫酸亚铁掺杂,可通过其与氯化钡反应生成沉淀物来检测出这种杂质。使用时必须格外注意,铁的用量不可超过皮革中所含的没药或单宁的含量,否则铁会从皮革中夺取单宁,使皮革变硬且容易开裂;同时,未结合的铁会充当氧的载体,将其所含的氧气释放给与其接触的着色剂或单宁,进而再次与空气中的氧气发生氧化反应,从而导致皮革出现“泛油”现象或其他损坏。若想获得比使用没药所得颜色更持久、更稳定的黑色,只需先对含有过量橡树皮单宁或漆树的皮革用碱性溶液处理(碱性溶液的浓度不应超过2.5%的液氨或5%的苏打晶体),然后再用铁液处理即可。如果无法确定皮革中是否含有过量的合适单宁,则必须使用像没药浸液那样的单宁溶液,或者对皮革进行漆树处理。在没药溶液中加入少量漆树通常会有好处,而且通过加入一定比例的福斯蒂克,还可以得到颜色更深(即蓝色更少)的黑色,尤其适用于经过明矾处理的皮革。将10%的库奇木与5%的碳酸钠一起煮沸后得到的溶液,可与铁液一起用于为皮革上色,且不会使皮革变软,这类溶液也可与没药混合使用。许多市售的没药提取物都含有栗木提取物作为掺杂物。与在浴液中染色相比,对于价格较低的皮革,如内衬材料以及质量较差的彩色皮革,人们通常采用刷涂的方式上色(这种方法通常被称为“染色”)。不过,有许多颜色虽然能在时间和温度的作用下逐渐上色,但并不适合用这种方式上色,只有那些对皮革有较强附着力的颜色才适合,因为它们在低温下也能保持良好的上色效果。如果使用“酸性”染料,就必须选择那些可以在中性溶液中使用的染料,或者最多只能加入少量温和的有机酸,如甲酸或醋酸,因为由于皮革在染色后不会被清洗,硫酸会残留在皮革中,最终导致皮革损坏。对于表面坚硬且具有排斥性的皮革,往染料中加入少量甲基酒精往往非常有效。这些染料应以1/4%到1%的浓度使用,且溶液应十分清澈,不含任何沉淀物。那些难以溶解的染料则必须以稀释后的溶液形式使用,或者在使用时保持溶液的温度较高。

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正在使用中。染液通常无法长时间保持不变质状态。在染色之前,必须先将皮革处理得尽可能光滑;而染色工作则一般要在完成其他所有预处理步骤之后再进行。最佳的操作方式是让皮革处于略微潮湿的状态下进行染色,然后用柔软的刷子分两到三遍均匀地涂抹染料,每次涂抹后稍作晾干。一般来说,涂的次数越多,染色效果就越均匀;但为了节省人工成本,廉价产品通常只需涂两遍即可,第一遍最好使用浓度较低的染液,且应在皮革干燥状态下操作。对于纹理较粗糙的皮革,有时先使用明胶、黄蓍胶或亚麻籽黏液等稀释后的溶液对其进行处理会更有好处,这类溶液还能帮助固定颜色并提升光泽度。第401页提到的硬脂酸釉也可用于此目的,有时还会用其稀释液作为酸性染料的载体。如果只需要较浅的颜色,或者想要加深已染色的皮革颜色,也可以将酸性黄色和棕色染料溶解在未稀释的釉料中。适合用于染色的颜色列表见附录第486页。在皮革染色过程中,很少能仅通过一种染料就能得到所需的颜色,目前所需的大多数色调都是通过混合多种染料来实现的。因此,有必要简单介绍一下颜色搭配的理论。白光自然是由光谱中的所有颜色混合而成的,可以通过棱镜将其分解为各种颜色。不过,人类的眼睛很可能只能感知三种不同的颜色,我们所看到的所有颜色其实都是这三种颜色以不同比例混合的结果,即红色、蓝绿色和紫色。[179]如果在眼睛与白光之间放置一块黄色玻璃,紫色和蓝色光线会被吸收,剩下的红色和绿色光线则会结合在一起,从而产生黄色的感觉。如果使用纯蓝色玻璃,红色光线会被吸收,剩下的绿色和紫色光线则会产生蓝色的感觉。红色玻璃则会吸收所有的绿色光线,只让蓝绿色光线透过,同时让红色和大部分紫色光线透过。因此,如果将蓝色玻璃和黄色玻璃组合在一起,只有绿色光线能够透过;同理,红色玻璃和蓝色玻璃组合时,则绿色和蓝色光线会被过滤掉,只有……

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紫色仍然存在。因此,红色、黄色和蓝色常被称为原色。将这三种颜色以相等比例混合,就可以得到所有的颜色,最终呈现为黑色或灰色。被黄色玻璃过滤掉的蓝色和紫色,正是会让人感受到紫蓝色的颜色,因此后者被称为黄色的“互补色”,其余颜色也是如此。需要指出的是,有色物体所呈现的各种颜色都是由于吸收了部分光线而产生的,所以有色物体总是比白色物体更暗。当某种颜色与其互补色以适当的比例混合时,所有颜色都会被吸收,从而形成黑色或灰色。

[179] 颜色这一主题过于复杂,此处无法详尽阐述;如需更多信息,可参阅阿布尼所著的《颜色测量与混合》,该书由伦敦的S.P.C.K.于1891年出版。不过可以指出的是,真正的原色感受无疑是红色、蓝绿色和紫色,通过混合这些颜色的光,就可以产生包括白色在内的所有其他颜色;而原色颜料或染料则是红色、黄色和蓝色——前者是通过添加颜色来产生效果,后者则是通过减去颜色来达到效果。由两种原色混合而成的颜色通常被称为“次级色”;而通过向这些次级色中加入黑色或能产生黑色的互补色而得到的较暗色调,则被称为“三级色”。任何一种原色都与另外两种原色混合后产生的次级色互为互补色,反之亦然。下表展示了颜色混合的效果:

原色 次级色 三级色
红色 – 加入黑色后呈棕色
黄色 – 加入绿色后呈橄榄色或鼠尾草色
蓝色 – 加入紫色后呈紫红色或栗色

从理论上讲,任何颜色都可以通过混合原色来获得,现代“三色印刷”技术也证明了这一点——只需使用三种原色就能呈现出逼真的自然色彩。但实际上,很少有颜色是纯粹的,如果将两种差异极大的颜色混合在一起,就很难避免产生三级色。最鲜艳的颜色通常是通过使用最接近所需颜色的染料来染制而成的。

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另一种颜色可用于调色,但它位于所需色调的另一侧。因此,如果想在染色时获得明亮的色调,就必须避免使用互补色。蓝红色与红蓝色混合后会产生明亮的紫色,而如果将橙红色与绿蓝色混合,则会引入黄色,最终根据其他颜色的比例得到暗淡的栗色或紫褐色。同样地,加入蓝色染料会使明亮的橙色变暗成棕色,而少量黄色染料则会使明亮的紫色变暗成栗色。这一原理常被用来从最鲜艳的染料中调出较为柔和的色调。如果在明亮的橙色中加入黑色,或是加入能与其形成互补色从而产生黑色的蓝色染料,就能将其变成棕色;若用绿色来使颜色变暗,则棕色会带些黄色,因为绿色会以牺牲橙色中的红色为代价来生成黑色。类似地,使用紫色则会使颜色变为偏红的棕色,因为它会与黄色结合生成黑色。这种调色方式,如果用量较少,通常可以直接混合合适的染料来实现;但如果用量较大,最好还是用一种颜色覆盖在另一种颜色之上。例如,蓝色上再叠加浓烈的橙色,就能得到哈瓦那棕。对于深色来说,通常可以先用一些便宜的染料,如没药、铁色或铬色,来打造出深色的底色,然后再在其上叠加所需颜色的明亮色调。这样就能轻松得到便宜的深蓝色和绿色。对于红色和棕色,可以使用没药与巴西木的混合物,或是巴西木与福斯蒂克的混合物,再在其上叠加煤焦油染料。此外,像克布拉乔树和红树林提取物这类可用于与重铬酸盐一起生成棕色的材料,也常被用于廉价产品的染色中。通常,用碱性染料先染色,然后再用酸性染料处理,或者反过来操作也是明智之举;因为在很多情况下,这两种染料会相互固定并结合,从而提升颜色的耐久性。摩洛哥皮革以及许多其他彩色皮革的加工方法是将干燥后的皮革表面用极稀释的水、牛奶、血液或蛋白溶液浸湿,待皮革几乎完全干燥后,再在玻璃、玛瑙或木制滚筒的摩擦作用下进行抛光。许多皮革还会通过刻有图案的滚筒进行压花处理,或者采用“压板法”,或是两者结合的方式。所谓“压板法”,就是用底部粗糙或有软木衬里的平板,在桌面上将皮革的褶皱向前推压。

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难以用言语描述,但在熟练的操作下,它能让皮革上形成有规律的皱纹或“纹理”。经过上色处理后,皮革的颜色会发生很大变化,尤其是经过上光处理后,颜色会变得更深且更浓郁。在为皮革上色时,可以用一块光滑的硬木摩擦那些已经快速干燥的皮革部分,以此作为对比;同时也可以将部分皮革弄湿,与湿润状态的皮革进行比较。那些在染色过程中看起来色彩饱满均匀的皮革,在干燥后会变得很糟糕,不过经过上色处理后,其色彩强度仍能在一定程度上恢复。要比较不同颜色的染色效果,最实用的方法就是使用相同或已知量的颜色及水来进行实际染色试验。这类试验可以通过将样品放在置于水浴中保持温热的陶瓷托盘中来进行(也可使用专用的“滴液盘”,托盘通过焊接在盘子上的支架悬空放置);或者将皮革用铜丝钩挂在玻璃容器中,这些容器同样需放入水浴中。无论哪种方式,皮革样品的表面积都应保持一致;对于悬挂来说,8×4英寸或20×10厘米大小的皮革片非常合适。这类皮革片可以折叠起来,或者将两端的纹理面朝外悬挂,再用一根短玻璃棒压住折痕,使其保持平整。对于8×4英寸大小的样品而言,所需染料重量乘以54(即每平方英尺皮革面积对应的系数),即可大致得出每打皮革所需的染料重量;不过这一数值会受到染色方式及用水量的很大影响。在大规模染色时,应避免使用铁、锌甚至铜,因为铜会对许多颜色造成严重损害;总体而言,还是使用木质容器更为合适。虽然木质容器会被染成深色,但它们会变得非常坚硬,只要用热水彻底清洗,偶尔再用稀释的酸液清洗,就能清除残留的色素,从而确保后续染色时不出现颜色污染。当然,如果可能的话,最好避免重复使用同一容器来处理截然不同的颜色。锌会迅速使许多颜色褪色,尤其是在潮湿且略带酸性的环境中;此外,将湿润的皮革压在带孔的锌板上,也常常会导致图案的出现。

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第二十六章 蒸发、加热与干燥

在皮革加工行业中,无论是为了产生蒸汽,还是为了浓缩制革用提取物及其他溶液,蒸发过程都具有重要意义。由于支配这些现象的自然科学规律同样也适用于皮革的干燥过程,因此将整个主题的理论集中在一章中加以阐述,比将其拆分到书的不同章节中更为方便。关于蒸发和蒸汽压的现代概念已在第75页有所介绍,但此处仍有必要简要回顾一下。众所周知,大多数液体若置于敞口容器中,即使在常温下也会逐渐通过蒸发而消失在空气中。如果对容器进行足够加热,液体就会“沸腾”,即会有蒸汽气泡形成并逸出,这样一来蒸发速度就会快得多。为简化问题,我们先假设有一种液体被封在玻璃烧瓶中,烧瓶内没有空气,且只有部分空间被液体填充。有研究指出,热量的作用会使液体分子变得活跃,从而使其中一些分子能够摆脱液体粒子间的引力束缚,以气体或蒸汽的形式存在,进而填满烧瓶中的空隙。不过,这种蒸发很快就会达到极限,因为蒸汽无法从烧瓶中逸出。那些飞散的蒸汽分子会撞击烧瓶壁从而产生压力,同时也有部分蒸汽分子会撞击液体表面,再次被液体的引力捕获;随着压力上升,被捕获的蒸汽分子数量也会增加,直到蒸发出去的分子数量与被捕获的分子数量相等时,压力才会保持恒定。压力的大小取决于液体的性质——液体的挥发性越强,或者说其内部引力越弱,产生的压力就越大。此外,温度升高也会增加压力,因为温度上升会提高分子的运动速度,使其更容易从液体中逸出,同时也更难以被重新捕获。

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其蒸发过程完全不受蒸汽量或烧瓶大小的影响,只要还有液体存在,蒸发程度就只取决于液体的性质以及温度。如果烧瓶较大,会有更多液体蒸发,直到压力达到相同值。如果烧瓶一开始就不是空的,而是充满了空气,那么这不会影响烧瓶内的压力或蒸汽量,因为这些蒸汽量会叠加在空气的压力之上。如果烧瓶的密封装置被破坏而与外界大气相通,空气和蒸汽就会逸出,或者外部空气会进入烧瓶,直到总压力等于外界的大气压力(约为每平方英寸15磅)。不过,由于烧瓶中的蒸汽会通过不断蒸发得到补充,从而始终保持液体的饱和蒸气压,因此烧瓶内空气的“分压”会比外界大气压低相当于该蒸气压的值,这一差值就是使压力平衡的关键。一旦达到这种平衡状态,烧瓶内的蒸发速度就会变得非常缓慢,因为它只能补充那些逸出的少量蒸汽。但如果向烧瓶中吹入新鲜空气,这些蒸汽又会很快被新的蒸发产生的蒸汽所取代,恢复到原来的比例。因此,即便温度很高,封闭空间内的物品也会以极慢的速度干燥,除非有有效的通风系统将潮湿的空气替换为较干燥的空气。在没有这种通风系统的情况下,只有当液体的温度升高到其“沸点”时,蒸发才会加速——也就是说,当液体的蒸气压略高于外界大气压时,新生成的蒸汽就能把烧瓶或容器内的原有蒸汽推出到外界空气中,同时,逸出的蒸汽还会在液体内部形成气泡。由于液体的蒸气压会随着温度的上升而持续升高,而沸点则被定义为液体蒸气压与其接触的空气(或蒸汽)蒸气压相等的温度,显然,沸点必然取决于压力。因此,在高于大气压55磅/平方英寸的压力下,水在锅炉中的沸点为150摄氏度;而在相当于5.8巴气压的真空环境中,水的沸点仅为60摄氏度。这一原理被用于在真空锅中于低温条件下浓缩提取物及其他液体。(标准大气压为760毫米汞柱,即每平方英寸14.7磅,或每平方厘米1.033千克。)如果将一块铁放在强力燃气燃烧器上,它的温度会不断上升,直至几乎或完全等于燃气的温度。

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火焰。另一方面,处于相同条件下的水锅,一旦达到沸点后,在所有水蒸发之前其温度不会再上升。显然,燃气火焰所具有的全部热量或能量都用于将水转化为蒸汽。我们可以通过蒸汽机利用这部分能量来产生机械功;即便不这样做,逸出的蒸汽也会通过提升大气压力以及克服使水分子保持液态的引力而做功。众所周知,能量可以改变形式,从热能转化为功能,但它既不会被消灭,也不会减少或增加;因此,将水转化为蒸汽时所释放的所有能量,在蒸汽凝结时又会以热能的形式重新出现。在这方面,必须明确区分热量与温度——在日常用语中,这两者常常被混为一谈。例如,如果将一磅处于沸点的水与一磅处于冰点的水混合,温度会变为50摄氏度,但总热量却保持不变。同样,当1磅100摄氏度的汞与1磅0摄氏度的水混合时,热量总量也不会发生变化,只不过由于汞的储热能力较低,最终温度只会上升约3摄氏度。因此,除了温度计的直接显示之外,我们还需要某种衡量热量的标准,而最常用的标准就是将1千克水升温1摄氏度所需的热量(即千卡)。在英国,也常用将1磅水升温1华氏度所需的热量作为单位。1千卡相当于3.97(大致相当于4)磅×华氏度单位。就我们的目的而言,可以认为将1千克或1升水从冰点升温到沸点需要100千卡的热量。不过,如果水已经是冰态的,那么仅融化这1千克冰就需要80千卡的热量,且水的温度不会明显上升;而当水被加热到100摄氏度时,仍需要536卡路里的热量才能将其转化为同温度下的蒸汽。融化1磅冰需要144磅×华氏度单位的热量,将其加热到沸点还需180卡路里,而完全蒸发它则还需要另外965卡路里。在不同温度下,实际蒸发所需的热量会有所差异,低温时所需热量略高,但在任何压力下,将水从冰点升温并转化为蒸汽所需的总热量几乎恒定——在标准大气压下为635卡路里,而在大约650卡路里或1180磅×华氏度单位的情况下也是如此。

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F. 单位为每平方英寸50磅力。1磅优质煤燃烧所能释放的热量约为13,000至15,000磅力×F单位;1公斤优质煤则可释放7,200至8,300千卡热量。但在优质锅炉中,煤炭只能将相当于其重量10倍的水在100度时蒸发(相当于5,360千卡或9,650磅力×F单位),其余热量则会散失掉。最优秀的发动机中,1马力(即每分钟33,000英尺磅)的功率大约需要每小时1.5磅煤或15磅蒸汽,而那些结构较差的发动机则可能需要更多倍的燃料。即便在理论上,即使在75磅压力下运行的“完美”发动机,也仅有不到20%的总热量能转化为机械功,因此通常会利用废蒸汽来进行加热或蒸发处理;在能够实现这种利用且经济可行的情况下,额外投入的机械动力成本其实非常低。

[180] 用于某些科学领域的热量单位是上述数值的千分之一,即克卡,但后续内容中仅使用千卡这一单位。

[181] 1马力相当于76.04千克米/秒,但在法国和德国,公制马力则定义为75千克米/秒。

在敞口容器中蒸发液体时,要将1公斤已达到沸点的水蒸发掉需要5,360千卡的热量,对于盐溶液来说则需要更多的热量。无论在100度还是更低温度下进行蒸发,其效果差异并不大。不过,如果在真空环境中进行蒸发,就可以通过所谓的“多级蒸发”方式大大节省能源——即利用一个真空容器中的蒸汽来加热另一个处于较低压力下的容器,从而使后者在更低的温度下沸腾。这一原理实际上可以应用于五到六级连续的蒸发过程:浓度较低的液体通常在第一个蒸发阶段,在最高的温度和最低的真空度下,由用于驱动真空泵的发动机排出的蒸汽来加热;而第一个蒸发阶段产生的蒸汽则用来加热浓度稍高的液体,依此类推。在Yaryan蒸发器中(见第339页),沸腾的液体会被喷入螺旋管中,从而形成巨大的蒸发表面积,液体在流经该装置的过程中即可完成全部浓缩过程,即便采用多级蒸发方式,整个过程也不超过4到5分钟,而且液体的温度永远不会超过60或70摄氏度。对于那些因持续加热而容易发生化学变化的液体,如糖溶液和单宁溶液而言,如此短的蒸发时间无疑具有极大的优势。究竟应使用多少级蒸发装置,很大程度上取决于具体情况。

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与设备成本的大幅上升相比,燃料成本其实并不算高。在单效蒸发器中,1磅煤可以蒸发8.5磅液体;在双效蒸发器中可蒸发16磅;在三效蒸发器中可蒸发23.5磅;在四效蒸发器中可蒸发30.5磅;而在五效蒸发器中则可蒸发37磅。

当液体在低于沸点的环境中蒸发时,建议将液体摊成薄层,以增大蒸发面积。同时需要通过搅拌不断去除液面形成的薄膜,防止其堆积。用于此目的的理想装置是Chenalier蒸发器(见图92),它由蒸汽加热的铜盘组成,这些铜盘在装有液体的槽中旋转,液体则通过安装在铜盘边缘的桶被舀起并倒在铜盘的加热表面上。另一种方式则是让液体从蒸汽加热的管道或波纹板上流下。这类蒸发器应置于有空气流动的环境中,以便迅速带走产生的蒸汽。不过,对于像单宁液这样的容易氧化的液体来说,使用这类蒸发器并不合适,而且它们的效率也远不及真空蒸发器。

皮革的干燥过程遵循与液体蒸发相同的原理,但由于其温度和热量供应条件截然不同,因此需要特别考虑。需要注意的是,只有当待蒸发液体的蒸气压高于与其接触的蒸汽的蒸气压时,蒸发才能进行;而空气压力并不会阻碍蒸发,因此只要用干燥空气将滞留的蒸汽吹走,蒸发速度就会与真空环境中的相同,只不过液体无法沸腾而已。此外,我们还必须记住,在低温环境下,蒸发同样会消耗大量热量,而这些热量通常来自周围空气,从而导致空气温度下降。

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图92——通道式蒸发器与冷却装置。
空气的蒸发速度以及单位体积空气所能吸收的水分量,取决于蒸汽压,而蒸汽压会随温度上升而增加。两者之间的关系,以及干空气中每立方米可溶解的水的质量(以克计),如下表所示。(每立方米克数实际上相当于每1000立方英尺盎司数。蒸汽压以气压计的毫米汞柱为单位,详见第422页。)
水的蒸汽压:

温度,℃:-10、-5、0、5、10、15、20、25、30、35、40
对应的华氏温度:14、23、32、41、50、59、68、77、86、95、104
蒸汽压,毫米汞柱:2.2、3.2、4.6、6.5、9.1、12.7、17.4、23.5、31.5、41.9、54.9
每立方米水质量,克:2.4、3.4、4.9、6.8、9.3、12.8、17.2、22.8、30.1、39.2……

实际上,空气从来都不是完全干燥的;在潮湿的天气里,空气中的水分含量往往已达到与其温度相应的饱和状态。在英格兰,全年空气中平均含有的水分量为最大可能含量的82%,即便在最干燥的夏季,这一比例也至少为58%。只要水以蒸汽形式存在,

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空气依然相当清澈,没有潮湿感;而在雾天中,空气中不仅充满水分,还有悬浮在其中的微小液滴。当然,当空气真正达到饱和状态时,它就完全不具备干燥能力了。从表格中可以看出,一定体积的空气中所能溶解的水量会随着温度的升高而迅速增加。0℃时的空气每立方米只能容纳4.9克水,这一数值还不到25℃时容纳量的20%。因此,随着温度上升,空气的干燥能力也会随之增强。所以,在冬季、通风良好的干燥室里的空气通常要干燥得多,其吸湿能力也远高于最干燥的夏季户外空气。这就是使用人工加热进行干燥时容易出现不均匀干燥现象的主要原因;通过风扇使空气适当循环,避免频繁与外界的冷空气交换,就可以解决这个问题。另一方面,在潮湿的夏季,当空气已经饱和时,使用少量人工加热也是必要的。测定空气中水分含量的最简单方法就是使用“湿球温度计和干球温度计”。这种仪器由安装在同一块板子上的两个温度计组成:其中一个温度计的球体被棉布覆盖,并通过连接在其上的灯芯以及浸在水中的装置来保持湿润状态。由于蒸发过程会消耗热量,因此湿球温度会降低,而它的温度与干球温度之间的差值则反映了空气的干燥能力。这一数值可以通过将温差乘以0.64(摄氏度)或0.35(华氏度)来近似换算成每立方米的克数;再从第426页表格中该温度对应的最大含水量中减去这个数值,就能得到每立方米空气中实际含有的水分量。不过在实际应用中,只需通过经验确定湿球和干球的温度及其差值,从而找到最适合当前干燥需求的参数,然后通过调节加热和通风系统来尽可能保持这一参数即可。为了在棉花加工厂中维持一定的湿度,也有价格较低的此类仪器可供使用;或者也可以用两支相互匹配的化学温度计来临时制作这种仪器。用于湿润球体的水应该是蒸馏水(无论是雨水还是蒸汽),否则球体很快就会覆盖上石灰盐,进而影响测量精度;此外,温度计还应放置在没有风的地方,否则其读数也会不准确。

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显然,不仅是湿温度计,那些潮湿的皮革或毛皮也会因蒸发而冷却,它们又会进一步冷却与其接触的空气。这样一来,空气不仅会变得潮湿,其容纳水分的能力也会因冷却而下降,从而很快达到无法再吸收更多水分的状态。因此,必须通过人工加热来维持空气的温度,或者不断用外部新鲜空气来替换它。哪种方法更经济,取决于外部空气的温度与所需维持的温度之间的差异。如果外部空气足够温暖且未达到饱和状态,那么通常最好直接使用大量此类空气,无需人工加热,风则可以提供空气流动所需的动力。这样,来自储藏处的潮湿物品就可以在非饱和且温度高于冰点的空气中被干燥到适宜的状态,不过干燥过程往往比较缓慢。要完全去除水分,则通常需要人工加热,因为纤维对剩余水分的吸附力非常强,要想将其去除,空气的干燥能力必须远远高于使自由水蒸发的所需能力。[182]在干燥填充过的皮革时,必须保持足够的温度,以使其中的脂肪处于半熔融状态,从而使其能够被皮革吸收;同时,干燥过程必须循序渐进,否则在脂肪有时间取代水分之前,水分就可能已经被彻底去除。这通常可以通过人工加热以及利用风扇让空气循环来实现,尤其是在寒冷的天气里,不必频繁更换空气。那些已经经过加热并用于干燥成品、因而含有部分水分的空气,也可以用来处理潮湿物品,或用于需要更温和干燥的其他场合。如果外部温度较低,将冷空气加热到所需温度所需的能量可能会相当大。在0℃和标准大气压下,1立方米的空气重量为1.293公斤,其在恒定压力下的比热仅为水的0.2375倍。因此,在常压和常温下,要将1立方米的空气加热1℃,所需要的热量相当于将0.3公斤的水加热相同温度所需的热量,换言之就是0.3千卡。如果使用蒸汽加热,假设冷凝水不会低于100℃,那么1公斤优质煤就可以将1800立方米的空气加热10℃,或者1磅煤可以将52,000立方英尺的空气加热10华氏度。这些数值看似很大,但考虑到48——

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Blackman型号的风扇每分钟可输送30,000立方英尺的空气,由此可知,用煤炭为空气加热所带来的成本并非微不足道。[182]通常情况下,未经填充处理的商业用皮革中仍含有约15%的残留水分,这一比例会随天气状况而变化;通过高温干燥可将这些水分几乎完全去除。如果皮革被过度干燥,那么在接触到冷空气时,它恢复重量的速度会很慢。关于皮革的干燥程度,商业纠纷屡见不鲜。在笔者看来,客户只能要求皮革在仓库或工厂的常规温度和湿度条件下不会因暴露在干燥空气中而失去重量;而那些要求在高温干燥室中重新干燥的诉求显然是欺诈行为。现在我们需要考虑皮革中水分实际蒸发所消耗的热量。已经加热到100°C的水分实际蒸发需要536千卡的热量,而那些尚未被加热到该温度的水分则需要更多的热量;在常温下,每公斤水大约需要600千卡的热量,或者每磅水需要1080磅·华氏度单位的热量。忽略少量差异后,这一数值相当于同等重量的蒸汽在加热管中冷却到相同温度所需的热量;而正如我们所知,将水加热到100°C并使其变成蒸汽,大约需要其重量1/10的煤炭作为能源。首先,水分会在皮革中蒸发,导致皮革温度下降,就像湿球温度计的读数那样下降;进而,皮革又会使与其接触的空气变冷。因此,在没有人工加热的自然风干过程中,所有的热量都必须由空气提供,而这种热量损失会降低空气的持水能力,从而大大增加所需的干燥空间。在露天干燥的情况下,这并不是什么大问题,因为哪怕是微风也能带来大量空气。时速10英里的微风,其风速约为每秒15英尺或4.5米。不过,当需要用风扇来驱动空气流动时,所需的功率就变得很重要了。在夏季温度下,1公斤水的蒸发可以使约2000立方米的空气降温1°C,而1磅水的蒸发则可使32,000立方英尺的空气降温1°C。在计算干燥室所需的通风和加热功率时,通常需要先确定在最不利条件下的需求,然后再加上一定的余量以应对各种误差和意外情况。由于存在诸多变量,相关计算相当复杂,因此不妨以在不同常规条件下蒸发1公斤(2.205磅)水所需的空气量和热量为例,以此作为为不同制革厂配备相应干燥能力的计算依据。

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1. 无温控的露天干燥——空气温度为10℃(50华氏度),湿球温度为7℃(44.3华氏度),这意味着每立方米空气的持水能力约为2克;空气温度不得低于7.75℃(46华氏度),此时每立方米的剩余持水能力为0.5克。因此,每立方米空气可吸收1.5克水分。由于1千克等于1000克,那么要吸收1.5克水分需要666立方米空气;而为了实现600卡的蒸发量,则需要888立方米空气——这是将空气温度降低2.25℃后所能提供的热量。总共需要1554立方米,即54,900立方英尺的空气。

2. 加热干燥——原本含水量已达饱和状态的10℃室外空气被加热到20℃(68华氏度)后,其每立方米的持水能力变为7.9克。如果假设完成干燥过程每立方米需要2克的水分,那么实际可用持水能力为5.9克。因此,需要170立方米,即6000立方英尺的空气;将空气从10℃加热到20℃需要510卡的热量。1千克水的蒸发则需要600卡热量,总计需1110卡热量。

3. 加热干燥——同样是10℃的室外空气,被加热到25℃后,其每立方米的实际持水能力为13.5克减去2.0克,即11.5克。因此,需要87立方米,即3070立方英尺的空气。将空气从10℃加热到25℃需要391卡热量;再加上600卡用于水的蒸发,总计需991卡热量。通过比较第2种和第3种方法可以看出,在条件允许的情况下,较高的温度比较低的温度更经济,无论是在空气使用量还是热量消耗方面;不过,建筑物冷却所带来的热量损失会部分抵消这一优势。

4. 温度为0℃的空气被加热到20℃时,需要约97立方米,即3430立方英尺的空气,总共需要1180卡热量。

5. 温度为0℃的空气被加热到25℃时,需要63立方米,即2230立方英尺的空气,总共需要1075卡热量。

6. 温度为-15℃(5华氏度)的空气要升到0℃,每立方米需要4.5卡热量,此时其每立方米的干燥能力约为2克。这些数据可应用于那些配备有中央分隔装置或两层结构的螺旋风扇式干燥室,这样空气就可以在室内循环流动。

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或者可以随时用外部新鲜空气替代(见第435页的图94)。这样的房间长度为100英尺,需留出足够空间用于安装风扇、通风通道和加热管道,其截面尺寸为20英尺×8英尺。在这样的房间里,大约需要悬挂800个重量约为1.5公斤(27磅)的装置,当这些装置被水浸湿后,所含水的重量也与此相同。在如此条件下,一台48英寸的Blackman风扇每分钟大概能输送20,000立方英尺(565立方米)的空气,所需功率为2到2.5马力。在如此尺寸的房间里,空气的平均流速约为每分钟125英尺,即每小时不到1.5英里;这一速度足以让空气在密集排列的皮革之间自由流动。如果我们假设这些装置需要在第2种条件下去干燥一周(即10,000分钟),那么它们所含的10,000公斤水就需要1,700,000立方米的空气,相当于每分钟约170立方米,因此每次空气经过风扇时,约有3/10的空气必须是新鲜的。1公斤水每分钟需要1110卡路里的能量才能蒸发掉。在第4种条件下,每分钟只需要97立方米的空气,其中约5/6的空气可以无需处理即可循环使用,但所需的总热量仍约为1180卡路里。而在第4种和第6种条件下,每分钟则需要约1620卡路里的能量。实际上没有必要完全满足第6种条件下的热量需求,因为在这种气候条件下这种情况很少出现,而且持续时间也不会超过几天;在这段时间内,较少的热量就足以以较慢的速度继续干燥并防止结霜。除了实际干燥所需的能量外,还必须考虑寒冷天气下建筑物会散失的热量,而这部分热量更难以计算。如果将潮湿空气的排出口设置在风扇的压力侧,使建筑物内的压力略低于外部压力,那么就不会有热空气泄漏的情况,所有泄漏都会向室内,从而满足我们之前所说的空气更新需求。在装有玻璃窗的砖结构建筑中,热量损失远远小于那种老式的木制百叶窗结构;在需要持续使用风扇进行干燥的情况下,砖结构显然更为合适。带有水平旋转式窗框的窗户能够为空气干燥提供足够的空气,而在天气恶劣时则可依靠风扇来辅助。利兹地区的大多数现代干燥室都是按照这种设计建造的。如果在必须使用木制百叶窗结构进行风扇干燥的情况下,其两侧应尽可能密封。

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冬季时,可以用帆布或防水布将墙壁封闭起来;在港口城市里可以以合理的价格买到旧帆布。只需在适当的位置留出几块百叶窗,以便让空气进入即可。Box在《实用热学论著》[183]中指出,当室内外的温度相差30华氏度(16.6摄氏度)时,砖结构建筑通过墙壁的热量损失量大致如下表所示。
[183] E. & F. N. Spon, Ltd., 伦敦。

通过墙壁的热量损失。

墙壁厚度(英寸) 每平方英尺每小时的热量损失(千卡)
4.5 1.76 石墙的厚度需约为砖墙的一半,才能产生与砖墙相同的保暖效果。
9 1.44
14 1.20 玻璃窗造成的热量损失为每平方英尺每小时3到4千卡。
18 1.06

如果建筑物是多层结构,中间楼层通过屋顶的热量损失通常可以忽略不计;但如果天花板不密封且与屋顶相连,那么热量损失可能会很大,但很难准确估算。以之前提到的干燥室为例,其墙壁和天花板的总面积约为4000平方英尺,要使室内温度比外界高30华氏度,以每平方英尺1.2千卡的速率计算,就需要每小时4800千卡的能量,即每分钟80千卡——这一数值与干燥过程所需的能量相比其实相当小。下表是根据Box提供的数据计算得出的,可帮助我们了解供暖所需的蒸汽或热水管道的规格。表中所列的是管道的内径,同时已考虑到普通厚度管道所带来的更大加热表面积。与大型管道相比,小型管道的单位表面积加热效率要高得多;对于高压供暖而言,建议使用1.5英寸或2英寸的锻铁管道,因为它们在很多方面都优于铸铁管道。目前常用的带肋或带沟槽的管道也有优势,因为它们能显著增加加热表面积。

蒸汽管道的供暖效果。

蒸汽压力、温度 每平方英寸管道每英尺长度每小时的热量损失(千卡)
华氏度 2英寸 3英寸 4英寸
52 300 102 137 169

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35 280 92 121 148
21 260 81 106 130
10 240 68 92 113
2.5 220 59 81 97
210 54 72 89
200 49 66 81
190 45 60 74
180 40 54 67
170 36 49 60

需要加热的空气温度为60华氏度;在较低温度下,管道释放的热量会更多,而在较高温度下则较少;热量大致与空气与热管道之间的温度差成正比。还需注意的是,该表格所涉及的是处于静止空气中的蒸汽管道,如果将其置于强气流中(如风扇前后),其加热效果可能会至少提高一倍。以下计算并未考虑这一因素。

根据我们建筑物干燥所需的每分钟1110卡路里的能量需求,再假设墙壁散热量为每分钟80卡路里,那么每小时总共需要约71,400卡路里的能量。为此,要么需要736英尺长的4英寸管道,且管道温度需达到220华氏度(由排气蒸汽加热);要么需要700英尺长的2英寸管道,其温度需通过52磅压力的蒸汽加热至300华氏度。

如果采用第5类和第6类管道每分钟分别可产生1620卡路里热量的估算值,那么分别需要1050英尺和1000英尺长的这类管道,这一数值大致对应最恶劣的工况。不过必须记住,这些估算都是基于24小时持续干燥的情况,如果风扇和蒸汽仅在部分时间内使用,那么空气和蒸汽的供应量就必须相应增加,或者延长干燥时间。

不过,最好还是让风扇由一台独立的小型发动机驱动,这种发动机所需的蒸汽量仅占整体加热所需蒸汽量的一小部分,而且所有产生的热量都可以被回收利用——因为用于驱动风扇的蒸汽也会因空气摩擦而转化为热量,因此无需额外成本。只要能维持所需的蒸汽供应,干燥过程就能持续进行,而在恶劣天气条件下,夜间值班人员完全可以负责这一点。另外还需要指出的是,在一年中的大部分时间里……

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这些货物无需加热即可被干燥至“半干”状态,可以在露天进行;而对于皮革加工而言,通过挤压可以去除大量水分,从而进一步节省成本。

图93——布莱克曼风扇。

至于如何将同样的计算方法应用于除鞋底以外的其他种类的皮革,那就需要读者自行研究了。不过需要指出的是,就加热与通风而言,关键在于在指定时间内需要蒸发的水量;只要能够确保足够的加热效果以及皮革之间的空气流通,干燥室的实际大小和形状其实并不重要。这些原则同样适用于所使用的风扇或其他通风设备,以及加热方式。由于所需的热量相当大,因此最好寻找可以利用的废热来源,或者想办法减少热量损失。

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燃料的热量可以比用于产生蒸汽时更直接、更完全地被利用。因此,通过让空气流经安装在烟道中的管道或“节能装置”,有时可以获得大量热量;或者也可以在单独的房间里使用带叶片的炉子或“加热器”,从而直接加热风扇吸入的空气。[184] 这些管道应配备刮屑装置以清除积灰,否则其效率会大大降低。

图94——带有风扇的干燥室截面图。大尺寸版本(150 kB)

由James Keith and Blackman Co., Ltd.提供的图93和图94很好地展示了螺旋风扇的结构以及风扇驱动式干燥室的总体布局原理:在这种情况下,空气在两层楼中以相反方向流动,而空气流动量的调节则通过A处的百叶窗等装置来实现。图中所示的两层楼末端管道的布置方式通常较为合理,但它们之间的距离不应过大,否则干燥效果会在房间的不同区域出现差异。有时候这种设计很方便:如果大部分热量用于加热从上层入口进入的新鲜空气,那么下层的风门和较冷的空气就可以持续用来干燥来自外场的潮湿物品,而上层则可用于干燥已加工完成的皮革。不过这种设计的缺点是,除非在高层建筑中,否则很难实现露天干燥;即便采用了这种方案,也必须在寒冷天气时为下层房间提供加热措施。显然,除了两层楼的结构之外,也可以采用单层楼的结构。

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该结构被一道纵向隔板分为两个隔间。无论建筑物的两端有哪些管道,都应将其妥善安置在墙壁上,或以传统方式放置在皮革下方的地板上,但距离皮革不能太近。这些管道还需用木制格栅保护,工人们可以站在格栅上,从而避免湿皮革掉落在热管道上造成事故。朝向气流方向的格栅开口处应保持畅通,这样空气就能进入并被加热后上升,而潮湿寒冷的空气则会被替换出来并再次被加热。水蒸气本身比空气轻,但由于蒸发冷却产生的收缩效应,其重量反而会超过空气,因此潮湿的空气比干燥的空气更重。将热管道安装在干燥室靠近天花板的位置这一做法——这一做法源自某些美国制革厂——从原理上来说是错误的,除非在房间顶部强制引入空气,或者在上层设置格栅;只有在通过机械通风设备使空气充分混合和循环的情况下,这种做法才是可行的。而靠近地面的管道即便在没有风扇运行的情况下,也能维持一定的空气流动。在使用格栅保护管道时,要注意不要将其封得太紧,否则会影响管道的加热效果。在风扇辅助干燥的过程中,皮革应垂直于气流方向悬挂,这样才能让空气在皮革之间自由且均匀地流动。对于鞋底皮革,可以用黄铜或铁丝制成的S形钩将其悬挂在固定在梁上的钩子或钉子上。如果必须在气流方向上留出通道,那么应在房间长度方向上每隔一定距离用帘子或百叶窗将其封闭,从而引导气流流向皮革。像Blackman这样的螺旋风扇既可以用来抽风,也可以用来送风,不过在条件允许的情况下,还是选择抽风模式更为合适,因为这样能产生更均匀的气流。在送风模式下,空气会以较高的速度以锥形形式喷出,但风扇中心处的空气流量很小,而靠近边缘的空气则因离心力作用而迅速扩散。这种设计在风扇向开放空间送风时比较有利,但如果向狭窄的通道送风,则会造成能源浪费。Blackman风扇的叶片末端在风扇边缘处是向内弯曲的,这样可以防止空气沿切线方向排出,不过如果风扇是要向室内送风的话,将其安装在墙壁内侧且叶片没有弯曲端可能更为有效。

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应尽可能将空气均匀地扩散开。使用布莱克曼风扇时,若将其置于与设计用途相反的位置,并以相反的方向运转,也能得到类似的效果;不过其效率可能会降低。螺旋风扇适合在相对较低的速度下输送大量空气,且几乎不受阻力影响,但它们完全不适合用于在较高阻力环境下或通过狭窄通道输送空气。对于这类应用,像卡佩尔风扇(图95)这样的离心风扇更为合适,且机械效率也更高。无论如何,在通过狭窄通道输送空气时都会产生很大的能量损失;如果必须使用螺旋风扇,那么通道的横截面积应与风扇的面积相当,同时还要避免通道中出现任何尖锐的转折角。当气流或水流需要从较宽的通道突然进入较窄的通道,或反之时,也会造成巨大的能量损失;在这两种情况下,通过让通道的扩张或收缩过程较为平缓,即可降低阻力。因此,如果将输送水的管道两端设计成钟形,那么相比直接截断的情况,它能输送更多的水。出于同样的原因,当空气需要突然进入或离开较大的空间(如干燥室)时,也会遇到较大的阻力;因此应避免不必要的隔墙以及气流方向上的突然尺寸变化。此外,也应尽可能用曲线来替代直角。

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图95——卡佩尔离心风机。
在某些情况下,利用离心风机将空气抽入或强制送入加热管道系统,然后再通过较小的气道将其分配到需要干燥的物料中,这种做法十分方便且具有优势。例如斯图尔特万特和西格雷夫-贝文顿这类设备就属于此类。对于通过这种方式来加热的总体原理而言,是无法获得专利保护的,只有针对特定应用中所使用的特殊结构或装置才能申请专利。离心风机的直径应远大于其轴向长度;那些叶片较长且半径较小的风机由于无法为中心区域提供足够的空气,会导致能源浪费。在某些情况下,完全可以用离心风机替代螺旋风机来用于我最初描述的那种干燥系统中,尤其是在空气需要克服较大阻力时,比如在穿过过滤器以去除灰尘的情况下。用于此目的的最佳过滤器之一就是覆盖有金属丝网结构的过滤板。

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羊毛的厚度应为3到4英寸,且要为松散的形态。可以用毛发或更便宜的纤维材料替代羊毛,但效果较差。空气必须从纱布中向下吸入。当羊毛变脏时,可以清洗——如果可能的话,使用专门用于清洗羊毛或毛发的机器——清洗后仍需将其摊放在潮湿的状态下,因为空气流会使其迅速干燥。在无法使用羊毛过滤器的情况下,法兰绒也是一种可行的选择,不过需要频繁清洗。

除了风之外,自然通风几乎无法用于大规模的物品干燥。当然,热空气比冷空气轻,这就是烟囱效应产生的原因。但要想实现良好的空气循环,就需要较高的高度和较高的温度。尽管如此,这种干燥方式在其最理想的形态下已在美洲得到广泛应用,也就是所谓的“塔式干燥机”——那种高达七八层、由木材建造、地面为格子结构、底部通过蒸汽管道加热以引入空气的建筑。不过,这种方法在我国不太可能被广泛使用,因为除了建造成本、火灾风险以及搬运皮革的麻烦之外,只有当外部温度低于内部温度时才能形成良好的气流,而我们这里的气候较为温和湿润,条件远不如美国有利。由于蒸发冷却会使空气变得更重,而水蒸气则会让空气变轻,因此采用向上通风的方式时,热空气容易形成向上的气流,而冷湿空气则向下沉降;这种不均匀的气流会导致空气无法均匀饱和。为了避免这种情况,可以采用向下通风的方式,即让热空气从干燥室的顶部进入,而让冷湿空气从底部排出。这一事实表明,在使用诸如斯特特万特这样的干燥系统时,最好将分配管道设置在房间的顶部而非底部,但此时必须确保没有让空气从房间顶部直接逸出的通道,否则热空气就会浮在较冷较湿的空气之上,无法将其均匀压下去。我认为,最早将向下通风原理应用于皮革干燥的人是埃克塞特的爱德华·威尔逊。必须让热空气从顶部进入,或者让冷空气从底部排出;仅仅将热管道放置在房间顶部附近是远远不够的(第436页)。

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循环系统方面,威尔逊将加热管安装在房间侧面的一个分隔空间内,该空间的底部有来自外部的冷空气进入,而空气则从顶部排出房间。由于这个侧腔的温度较高,空气密度较小,因此会形成上升气流——不过由于加热空气柱的高度有限,这种上升气流的效果可能并不理想。在风扇的辅助下,让部分空气不断循环,这种方法应该能取得不错的效果,尤其是在两层(带格栅的)楼面上。但由于空气在向下流动时无法得到充分加热,该方法仅适用于两层楼左右,且下层房间的干燥过程会较为温和。

关于蒸汽管的实际安装,还有几点需要注意,因为这些往往连专业工程师也会忽略。蒸汽必须始终从系统的最高点引入,然后持续向下流动,途中不能有积水的地方,否则冷凝水就会积聚在那里。在水平管道中,每100英尺下降约1英寸即可。如果出现积水,不仅在结霜时会有严重危险,而且在使用过程中,由于蒸汽突然凝结,还会形成真空状态,水会像“水锤”现象中的液体一样被冲入其中,从而产生剧烈且嘈杂的冲击声,有时甚至会导致管道破裂或接头松动。如果使用高压蒸汽,较细的供应管就能为大量的加热管或散热器供气;但对于排汽系统,则必须确保管道足够粗大,以避免对发动机造成反压。在这两种情况下,将管道布置成类似网格状的平行结构通常更为方便,因为这样排水会更顺畅。对于高压蒸汽系统,只要通过小排气阀让少量空气排出,使管道内没有空气存在,就不必担心蒸汽无法流遍整个管道——因为随着热量散发,会相应地产生真空。对于排汽系统,则不需要设置疏水阀,所有未凝结的蒸汽都应直接排放到空气中或烟囱中(先分离出冷凝水)。此外,还应尽量让所有管道的阻力保持大致相等,可通过在一个角部引入蒸汽,让其从对角的另一个角部排出来实现这一点。在将蒸汽管布置成平行结构时,必须始终考虑能否在不影响其他管道的情况下对某根管道或某个接头进行维修。如果是螺旋式金属管……

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应使用铁制管道,每根平行铺设的管道都必须配备带螺栓的法兰或“活动接头”,以便于拆卸。在精确调整多根平行管道的长度方面存在一定难度,尤其是对于带有法兰的金属管道而言;此外,管道在受热时会因膨胀而产生位移,其膨胀率约为长度的千分之1到千分之2,这一数值取决于蒸汽和空气的温度。采用带有填料箱的膨胀接头虽然成本较高且使用起来较为麻烦,还容易发生泄漏,但通过合理布置管道往往可以避免使用此类接头。因此,无需将管道的两端都固定住,只需让系统的一端保持自由移动状态,每根管道可分别连接到同一端的出口管上,但该出口管的位置应低于进水管;或者也可以只设置一根出口管,这样它的膨胀与收缩程度就会与加热管道基本相同。对于长度适中的锻铁管道,如果在其路径的某处使其方向与整体走向成直角,通常就能通过管道的弯曲来达到足够的补偿效果,而这往往也是出于其他原因所必需的。如果管道的长度较长,那么其自由端应置于滚轴或短管道上,以避免支撑结构发生位移或管道在膨胀时受到应力。

试图通过减少蒸汽供应量来调节低压蒸汽管道的温度是毫无意义的,因为只要管道内有足够的蒸汽,其温度就不会低于100°。即便是高压管道,通过改变蒸汽压力来调节温度的效果也非常有限。更好的做法是将管道或散热器分组布置,当不需要太多热量时,可以完全关闭其中某些组的蒸汽供应。需要注意的是,如果这些管道都接入同一个疏水阀,那么就必须同时关闭它们的出口以及蒸汽供应,否则蒸汽会从其他管道流回这些管道中,进而可能阻碍冷凝水的排出。在某些情况下,为各个部分设置独立的出口或疏水阀会更方便。

目前市场上有多种优质的疏水阀,它们要么利用金属的膨胀与收缩原理工作,要么依靠封闭容器中的浮子——当水中积聚到一定程度时,浮子会带动阀门打开。不过,那种带有封闭式铜球的疏水阀应避免使用,因为铜球最终肯定会被水填满。还有些疏水阀采用敞开式的容器作为浮子,通过一根插入容器中的管道将水排出,从而始终保持容器内的空间为空。

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蒸汽管道中凝结的水由于含有溶解态和悬浮态的氧化铁,很少适合在制革厂中使用;只有通过煮沸、过滤或使用沉淀剂处理才能去除这些杂质(第95页)。这类水最合适的用途是重新回到锅炉中。过去有一种做法,即让水在凝结后直接回流到锅炉中,但这种做法只有在管道内的压力与锅炉内的压力相等时才有效,而这种情况其实很少出现。因此通常需要通过进料泵或喷射器将水强制送入锅炉。虽然人们常常主张使用热水而非蒸汽进行加热,但由于需要单独的锅炉以及更大的管道表面积才能达到同样的效果,其成本更高。热水唯一的优点是,即使火势已经减弱,管道仍能保持一段时间的热量,而一旦蒸汽在锅炉中减少,蒸汽管道就会立刻变冷。不过,在规模较大的制革厂中,这种情况几乎不会发生——因为如果在夜间火势已减弱,锅炉中仍然有足够的蒸汽压力,同时机器在早晨启动时也必然需要一定的工作压力。因此,要实现稳定且均匀的热水循环,就需要精心设计相关系统。

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第二十七章 制革厂的建造与维护

由于很少有建筑师专门研究过皮革厂的建造方式,而且在大多数情况下,其设计布局往往取决于皮革工人的专业知识,因此简要介绍这一主题是必要的。在选址时,应优先选择黏土质或壤土质土壤,而非砾石质或沙质土壤,因为这样能降低液体泄漏及浪费的风险。不过,最重要的考虑因素或许是污水的处理问题——未经处理就将污水排入河流或溪流的做法现已极为罕见。第二十八章会介绍一些可供皮革工人使用的净化方法,但这些方法通常成本高昂且操作繁琐;直接将污水排入下水道系统或潮汐河流则更为理想。根据《公共卫生法》,只要下水道容量足够,相关机构就有义务接收工业污水,前提是这些污水不会损坏下水道,也不会干扰该机构所采用的净化流程。在许多地区,这项法律已被专门的法规取代,但只要皮革厂排放的污水不含固体物质,一般仍会被接纳进入下水道。当这些污水与其他生活污水混合后,也不会影响灌溉或细菌处理过程。在已铺设下水道的区域内选址时,还需注意避免因恶臭而给周边居民带来困扰。一个管理良好的皮革厂不应产生有害气味,但完全避免异味仍然很困难,而一个不愿配合的邻居就可能会带来无尽的麻烦和费用。另一个重要因素是供水问题,因为皮革厂需要大量用水,而城市供水价格通常很高。关于水质及杂质的信息可在第十章中找到;不过一般来说,水质越柔软、越纯净越好。如果水源处于合适的高度,使得水能够流入制革场,或者至少流入浸泡车间,那也会带来很大便利。

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抽水。在需要过滤时,充足的水压也能大大简化过滤过程。
商业设施方面,比如靠近市场及原材料供应地、拥有铁路和水路运输条件等,其重要性至少与前述因素相当,但它们并不属于本文的讨论范围。
选定场地后,接下来的问题就是建筑物的布局。如果土地成本并非过高,那么在矿井上方建造干燥车间是否明智则值得商榷。一旦发生火灾,高温以及燃烧的木材会对酒类和皮革造成严重损害。如果选择塔式干燥机,则需要坚固的基座,底层或地下室用于放置加热设备;而采用风扇干燥方式则无需建造高大的建筑物,干燥室可以方便地设置在加工和鞣制车间之上。另一方面,鞣制车间可以用石板屋顶覆盖,尽可能在北侧设置近乎垂直的玻璃窗,就像织布车间一样,这样就能让足够的光线进入,便于工作并保持清洁。虽然应避免阳光直射,但在笔者看来,充足的照明带来的好处更为重要。铁制屋顶不适合使用,因为水分会在其上凝结并导致生锈,而且氧化颗粒会落入液体中,造成铁渍。在任何使用蒸汽或热液体的地方,都应确保屋顶有良好的通风设施,否则凝结的水分很快就会导致物品腐烂。
在规划建筑的整体布局时,很大程度上要考虑到当地的具体情况;但无论如何,都应尽量使皮革加工流程在各个部门之间顺畅进行,减少搬运次数;使用动力的建筑物应靠近动力源,以避免长距离传输带来的能量浪费;同时,各建筑物之间也应保持适当距离,以降低火灾时整个场所被毁的风险。
如果不对保险这一非常重要的问题进行探讨,关于制革厂和皮革加工厂的建设与维护的章节就不算完整。[185]从某种程度上来说,保险费可被视为企业必须承担的固定费用,就如同地方税和中央税一样。不过,也要注意到,保险费的数额在很大程度上是由被保险人自己决定的。如果……

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如果有人在条件不佳、结构欠佳的建筑物中开展业务,又不对可能引发的火灾等危险因素加以重视,那他就不应指责保险公司要求其支付过高保费。如果在那些具有较高风险性的行业中,建筑物的结构缺陷及设备不完善现象普遍存在,那么向保险公司寻求保费减免是徒劳的——毕竟保险公司只是商业机构,而非慈善组织。指导保险公司决策的唯一标准就是损失率,而一旦损失率较高,就不得不支付相应的保费。

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[185] 关于火灾保险,我非常感谢利兹的A. W. 贝恩先生所提供的宝贵信息。不过,得益于现代科学,现已有一种方法能够在火灾初期就将其扑灭——这是一种自动运作且效果显著的装置,也就是喷水灭火系统。在需要保护的建筑物天花板下会铺设水管网络,水管上每隔一定距离就有一个喷头,每个喷头都由一个阀门控制,而该阀门则由易熔金属制成的接头固定,一旦温度超过特定数值,这种接头就会断裂。经过消防部门的仔细研究与实际测试,目前已有两三种被认可的喷水灭火系统设计。这类装置在该国已使用了大约15年。最早认识到其实用价值的行业之一就是棉纺业。过去,棉纺业中经常发生严重的火灾,但现在,由于有了高效的灭火装置,虽然火灾仍然可能频繁发生,但能在早期就被扑灭,从而避免重大损失。因此,那些曾经属于高风险群体、很少有保险公司愿意承保的棉纺厂主,现在反而能吸引众多客户,而且他们所需支付的保险费也大幅降低。更重要的是,他们的企业不再那么容易因火灾而陷入瘫痪。据估计,目前至少有90%的棉纺厂的厂房都配备了喷水灭火系统。其他一些高风险行业,如玉米加工厂、羊毛及精纺品制造厂、锯木厂以及工程公司,也都纷纷采用这类装置。令人惊讶的是,据我所知,只有不到12家制革厂或皮革加工厂采用了此类装置。这就导致制革业的损失率依然居高不下:火灾保险的费用大幅上升,进而使得制革厂的利润相应减少。考虑到全英国范围内制革业所面临的风险程度及其重要性,很难理解为何这些装置没有被更广泛地采用。从保险的角度来看,建造新的制革厂需要格外谨慎处理——锅炉房应设为独立的建筑;

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将树皮及没药等材料进行研磨的操作,应在与其它生产区域隔离开来的建筑内进行。实际上,对于制革厂而言,无论是在建造新厂房,还是对旧厂房进行改造时,最明智的做法就是咨询经验丰富的保险专家——无论是官方人员还是经纪人——以了解如何通过合理的规划来获得最有利的条件。

另一个常常被忽视的要点是:未来在不进行大规模结构改动的情况下实现扩建的可行性。即便目前尚未出现这种情况,但可以预见的是,小型制革厂可能难以维持运营;而一旦某家工厂发展顺利,其扩建需求就会出现。在规划不当的厂区内,这要么意味着需要花费巨大且极为繁琐的成本进行整体重建,要么就得将新部门分开设置,从而导致运营成本大幅上升。理想的布局应该是建造一座长条形的主楼,将整个厂区连接起来,各个工作区域则建在这座主楼的后面,这样就可以根据需要向后方扩展空间。

至于第一个条件,如果各项处理工序能够合理安排,那么在整个加工过程中,只需将物料从一处转移到另一处即可。通常情况下,这些物料都需要通过人工或机械方式搬运。在车间里,如果是处理牛皮革的制革厂,首先应将皮革放入通风良好的地方进行初步干燥,然后再将其移到避风处进行进一步处理。打平机器应设在相邻的房间或正下方,之后是用于干燥前的小空间,接着是滚压室,最后是用于彻底干燥的加热炉。如果能有两台这样的加热炉可供交替使用,就可以让皮革在无需取出的情况下自然风干,之后可以直接将其存入仓库,从而避免过度干燥的问题——而直接从高温干燥室中取出皮革时,往往很难避免过度干燥的情况。同样的原则也适用于处理较轻质皮革的厂区。

为减少能量传递过程中的损耗,发动机应设置在主要建筑群的中央,研磨设备可放在一侧,而皮革加工设备则放在另一侧;不过这样一来,火灾风险可能会增加。更好的方案是如前所述,将发动机房设在中央,但与其它建筑保持一定距离。

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各侧都有砖砌的屋檐;锅炉房位于其后,拥有独立的屋顶,通常采用波纹铁制成。如果无法将发动机置于靠近工作场所的位置,那么在大多数情况下,最好使用独立的高压发动机,这种发动机可以放在玻璃隔间内,几乎无需任何照料即可全天运转。通过足够粗大且密封良好的管道输送蒸汽,其能量损失远远小于通过长距离的轴系输送时的损失。笔者曾见过这样的情况:发动机所输出的功率有一半被用于发动机本身、轴系以及传动带的摩擦损耗上。对于制革厂而言,通常应优先选择高压发动机而非冷凝式发动机,因为废蒸汽一般可用于供暖,而且初始成本及维护成本也都更低。在需要大量燃料的情况下,定期检测发动机在轻负荷运行以及驱动机械时的性能是非常有必要的;通过这种方式可以了解各种机器的能耗情况,而适当调整阀门往往能带来显著的节能效果。要想实现高效运行,发动机必须具备足够的功率来应对所有工作需求;并且应通过调整滑阀,在冲程的尽可能早阶段就切断蒸汽供应,而非通过降低蒸汽压力或使用节流阀来控制。至于何时能够做到这一点,指示图就能立即提供相关信息。如果所有的废蒸汽都能被有效利用于供暖,那么发动机的运行效率问题就不太重要了;但否则的话,为了节省少量初始成本而选用老旧或性能较差的发动机,最终却会因燃料浪费而付出高昂代价,这是非常不明智的。在选择发动机时,寻求专业工程师的建议是很有必要的,因为许多在结构上设计精良的发动机,却因为设计上的缺陷而效率低下。在这方面,英国的发动机制造商往往不如那些训练更有素的欧洲同行。与其使用小型蒸汽机来分配动力,不如考虑采用电动驱动方式。对于长距离的动力传输来说,其能量损失远远小于轴系传输的损失,而且将全部动力集中在一台大型且设计精良的发动机中,可以大大降低每马力的成本。虽然大型且设计精良的发动机每产生1马力所需的煤炭成本为1.5磅/小时,但有时为了获得同样的输出功率,却需要12磅的煤炭。不过在制革厂中,动力消耗在总成本中所占的比例要比纺织业等行业低得多。

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其他类型的工作。电动驱动的初始成本相对较高。在可能接触到湿气或灰尘的环境中,必须使用“防护型”或铁壳结构的电机。需要记住的是,电动机在负载较重时无法启动,因为它只有在高速运转时才能发挥出全部功率;如果在达到高速之前就承受了全负荷电流,其线圈很可能会烧毁,除非安全保险丝能够起到保护作用。如果在通电状态下让电机超负荷运转,也会出现类似的危险。因此,通常需要通过皮带将电机与负载连接起来,而皮带则要在电机达到全速后才会套在驱动滑轮上。

在某些情况下,使用燃气发动机更为方便且经济;虽然城市供应的燃气属于昂贵燃料,但优质的燃气发动机的机械效率高于蒸汽发动机,而且几乎不需要特别照料就能正常运行。

在布置轴系时,对于主传动轴而言,应选择100-150转/分钟的适中转速;如果需要更高的转速,则应采用轻质且平衡性良好的副轴,并搭配锻铁或木制滑轮。(参见第452页)在计算转速时,需记住转速与滑轮尺寸成反比关系。也就是说,一个3英尺直径的滑轮以100转/分钟的速度运转时,可以驱动2英尺直径的滑轮以150转/分钟的速度运转,而12英寸直径的滑轮则可达到300转/分钟。当然,转速越高,轴所能传递的功率就越大,但不断增加的摩擦力以及磨损会很快限制这一优势。皮带的传输速度(以英尺/分钟计)可通过将每分钟转数乘以滑轮的周长(以英尺为单位),或者用直径乘以31⁄7,更精确地说是3·1416来计算。

滑轮的宽度必须与其需要传递的功率相匹配;从功率和成本的角度来看,使用宽的单层皮带比使用相同强度的双层皮带更为经济。如果滑轮无法容纳适合其工作需求的宽皮带,可以按照J. Tullis先生的建议,在第一层皮带上方再铺上一层皮带,这样就能分担部分工作负荷。皮带应定期用肥皂和温水清洗,并涂上蓖麻油或牛脂油;但如果皮带足够宽,就不需要使用松香或其他粘合材料来确保其与滑轮紧密贴合。铬制皮革皮带则需保持充分润滑,因为它们的粘附性远高于植物鞣制的皮带,而润滑还能进一步提升其粘附性能。优质的铬制皮带比树皮鞣制的皮带要坚固得多,而且不会受到损害。

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在潮湿或蒸汽环境下,皮带会有一定程度的伸展。机器制造商常常犯的错误是,将驱动滑轮的宽度与直径设计得过小。皮带能够传递的马力显然会因不同情况而有所差异,但可通过特定公式进行大致计算:该公式中,a表示皮带与最小尺寸滑轮的接触面积,v则表示皮带的传输速度,单位为英尺/分钟。另一条经验法则是:当传输速度为1000英尺/分钟时,每英寸宽的皮带在金属滑轮上可传递2.5马力,在木质滑轮上则可传递5马力,因为木质滑轮的粘附力更强。通过用皮革或印度橡胶覆盖滑轮,也可以提高粘附力。这两条规则都假定皮带的强度足够高。当皮带以1000英尺/分钟的速度运转且承受33磅的拉力时,就能传递1马力的动力。优质皮带在每英寸宽度所承受的应力应不低于1000磅,其实际工作应力则应为该值的1/10左右。下表列出了某些皮革的实验性断裂应力及伸展率。需要注意的是,1平方英寸的截面面积相当于宽度为4英寸、厚度为1/4英寸的皮带;此外,千克力/平方厘米乘以14.22即可得到磅/平方英寸的值。

皮革的断裂应力与伸展率。[186]

| 皮革类型 | 千克力/平方厘米 | 磅/平方英寸 | 伸展率(每平方厘米) |
|----------|----------------|------------|----------------------|
| 分层处理的皮带革 | 283 | 4,030 | 25.4 |
| 杜里奥处理工艺的皮革 | 298 | 4,240 | 21 |
| 充分鞣制的铬鞣皮革 | 740 | 10,500 | 32.5 |
| 过度鞣制的铬鞣皮革 | 234 | 3,330 | 23 |
| 经过处理的明矾鞣皮革 | 835 | 11,900 | 38.3 |
| 明矾鞣制的“生皮” | 921 | 13,100 | 31.4 |

[186] 《Gerber》,1900年,第73页。

优质的英国鞣制皮带革的断裂应力在每平方英寸4500到5500磅之间。无论是植物鞣制还是矿物鞣制而成的皮革,过度鞣制的皮革其韧性都低于适度鞣制的皮革。此外,皮革的拉伸强度还会因其来源部位的不同而有所差异,通常肾脏附近的皮革强度最高。即便厚度很大……

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坚韧的皮革一旦出现切口或划痕,就很容易被撕裂;用于连接皮带的各个孔洞也必须仔细处理,使其边缘呈圆形。葡萄糖以及用于漂白的酸类物质都会降低皮带的韧性,而在皮带在滑轮上滑动时产生的热量也会使其变得柔软。副轴驱动式的高速机械,如粉碎机、普里斯特曼型击打机等,运行时不应出现任何震动或冲击现象。如果出现这种情况,通常意味着运动部件的平衡性不佳。此时需将轴或主轴从轴承中取出,将其置于两根完全水平的支撑面上,让其在上面滚动,直到最重的部分处于下方位置;之后再调整重量,使其能够在任意位置保持平衡。笔者曾为了一台击打机的滚筒达到平衡状态而不得不额外添加2磅的铁块,这才避免了令人困扰的振动问题。当然,所有机械都应尽可能牢固地固定;如果条件允许,大多数机械最好安装在地面上。不过,在安装制浆机时,通常会将它们安装在较高的位置,这样地面上的物料就可以依靠自身重量被输送到所需位置。另一种方法是将制浆机放在坑上,再用提升机将物料运上去。可以让物料直接从制浆机落入桶中,这样就能成功实现;否则就必须用铲子将物料送入,因为即使从料斗中,桶也无法拾起地面上的物料,而且这类提升机往往容易出故障。在笔者设计的制粉厂中,未加工的物料会被装入铁制手推车中,然后通过类似起重机的装置被送到位于垂直导轨之间的铁制吊篮中。拉动制动绳后,手推车会被提升到建筑物的顶部,其内的物料会被倒入一个大料斗中,之后手推车会自动复位并再次下降以装载更多物料。料斗底部有一个滑动铲刀,它能将物料推到振动筛上,从而根据需要将物料送入粉碎机或破碎机中。这些设备会将物料通过铁制管道输送到砖结构建筑外侧的大料斗中,而像没药树皮和瓦洛尼亚树皮之类的粉末状物料则可以直接被装入手推车或卡车中。最好能用防火隔墙将这类料斗与主建筑隔开。因为树皮等物质可能与坚硬的固体一起进入粉碎机,从而引发火灾;如果是干燥且多尘的鞣制材料进入粉碎机,发生火灾的可能性就更大了。

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这可能会导致爆炸,就像面粉厂里偶尔发生的那样——火焰会迅速沿着输送管蔓延,进入充满粉尘的空气区域。保险公司通常会对这类设备收取更高的保险费;因此,最好将磨坊的建筑结构与其他建筑物分开,要么通过实际隔离,要么通过设置砖砌的隔墙来分隔屋顶。不过总体而言,咖啡磨坊其实与那些会导致爆炸的设备一样危险;因为一旦这些设备出现堵塞,摩擦产生的热量就会非常高。在美国,人们常常通过在磨坊的出料口或输送管中注入蒸汽来降低或避免火灾风险,但这种做法只有在磨坊中的物料能立即被输送到浸出装置或储存场所时才被允许使用。在美国,使用链式输送机来输送各种状态的物料已相当普遍,而在英国则较为少见。这类输送机有多种形式,最常见的是由可锻铸铁制成的方形链节相互连接,这样一旦有链节损坏就可以立即更换(见第325页)。在链子上还设有各种特殊结构的链节,用于安装刮刀或铲斗。这条无尽的链条在矩形或V形槽中运行,由齿轮驱动,就像皮带一样在齿轮上移动。在某些情况下,链条的回程部分还可以用来将用过的物料带回锅炉房。对于干燥的物料,通常可以使用带有短木条的棉质或皮革带来替代链条,效果同样不错。就润滑而言,高密度的矿物油并不比动物油或植物油更危险,反而恰恰相反:虽然它们可能更容易燃烧且会产生更多烟雾,但当它们与棉屑及其他多孔材料混合时,不会像植物油和动物油那样发生自燃现象。如果让含有鱼油的皮革碎屑或切屑堆积在温暖的车间里,尤其是靠近蒸汽管道的地方,自燃的危险性就会非常大。在高压发动机中,应始终使用重质矿物油作为润滑油,而不是其他类型的油或牛脂,因为它们不会被蒸汽分解,即使进入给水中也不会造成危害,还能起到防止水垢形成的作用。而普通油类和牛脂在高压蒸汽的作用下则会分解为甘油和脂肪酸。

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(见第351页),这些物质会腐蚀阀门表面及密封部位。在含有“暂时性硬度”的水中,它们还可能在锅炉内形成极其危险的多孔沉积物,进而导致管道过热。除了机械设备之外,沉淀池也需要特别重视。杰克逊·舒尔茨所著的《皮革制造》一书中关于这一主题的章节非常值得仔细研究,因为它介绍了美国的实践经验。传统的建造沉淀池的方法是使用木材作为基底,再仔细地用黏土将其围合起来,且在使用前必须将黏土充分搅拌均匀。如果直接将黏土块扔进去并试图在沉淀池之间填实,是行不通的——那样做既无法让沉淀池保持密封状态,还可能因压力而使黏土位移。如果使用优质的松木来建造沉淀池,并且持续使用的话,其耐久性会非常高;例如,Lowlights制革厂在1765年建造的一些沉淀池一直使用了到1889年。也可以使用与水混合后呈稀砂浆状的底土,通过不断注入底土来保持沉淀池的稳定性。对于沉淀池的侧壁而言,最好的材料大概是约克郡的大石板。如果无法获得这类材料,也可以用砖块来建造非常耐用的沉淀池,可以用石灰岩作为基础,再用波特兰水泥进行加固,或者完全用波特兰水泥来建造。普通石灰则不可使用,因为它会破坏液体和皮革;即便含石灰量适中的水泥也不理想。不过,砖块和普通砂浆仍适用于石灰沉淀池,对于这类沉淀池,C.E.帕克提出的设计方案也非常不错——即用水泥铺设底部,用砖块建造两端及倾斜的炉壁,侧壁则用3英寸厚的木板拼接而成(见图96)。笔者曾以两种方式建造过木质沉淀池。在第一种方法中,先挖好坑穴,然后在充分搅拌过的黏土层上铺设梁材,再在梁材上铺上坚固的带凹槽的木板,最后用与地板相同的木材来建造沉淀池的侧壁,并用黏土将其围合起来。在第二种方法中,沉淀池被建造成地面上的大型箱子,建造完成后再将其放到预先准备好的黏土层上,然后从四周及缝隙处用黏土填实。第一种方法可能是由于施工不当才出现问题,而采用第二种方法建造的沉淀池——这种自古以来就一直被使用的建造方式——确实最为牢固且令人满意。舒尔茨还描述了一种被称为“布法罗法”的建造方式:先按上述方法铺设地板,再用刨子切割出凹槽,以便安装由垂直木板构成的侧壁。

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各块木板的两端和侧面都会通过插入“楔形木板”来加以固定。由于侧板呈垂直状态,因此当墙体顶部出现腐烂时,这类缺陷就很难修复。

图96——C. E.帕克先生设计的石灰池结构。

如果使用砖块,就必须格外注意:不能像现代砌砖工人那样仅仅将水泥填入墙体表面的接缝中,而应让水泥真正填充到所有的接缝中,从而使墙体成为一个整体;否则就很难避免渗漏问题。最好使用压实的砖块,并且要检测这些砖块是否会使液体变色。水泥池也是一种很好的选择,虽然所需材料成本不低,但只要由技术娴熟的工人并在良好监督下施工,就能轻松建成。第一步是铺设一层平整的优质混凝土地面,可以在其中嵌入用于排空池水的管道;同时还要确保这些管道的所有接缝都十分严密,因为之后将无法再进行修复。下一步是制作与所需池子尺寸相对应的框架,深度大约为15英寸。将这些框架放置在预定建造池子的位置上,然后在这些框架之间的空隙中填充混凝土,混凝土的比例大概是1份水泥兑3到4份碎石或砖块。在施工过程中,也可以在混凝土中放入粗石块和砖块,以帮助填充空隙。当第一层混凝土凝固后,可以抬起框架并再浇筑第二层,以此类推。这项工作通常在混凝土表面再覆盖一层材料后即可完成。

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在水泥还潮湿时,加入少量纯水泥以使表面更加光滑。使用前应先在小范围内进行测试,确保该水泥不会使皮革或液体变色;在实际使用之前,坑洞中也应始终倒入陈年或廉价液体进行处理。如果可能的话,渗液管道和输送管道的接口处都应安装塞子,并配有与下方几英尺处的储液井相连的地下管道。上过釉的耐火黏土非常适合用于制作管道及位于坑洞角落的塞子。如果无法获得用于制作塞子的耐火黏土块,也可以用优质水泥将其浇铸而成,同时需将木制模具浸入热石蜡中以防止粘连。当管道被制革材料堵塞时,必须要有方便清理的方法。一个好的办法是让每条管道都通向一个足够大的储液井,以便人能够进入其中进行清理。由于几乎不可能制造出完全不漏液的塞子,因此不宜将不同浓度的液体引入同一个储液井,而应将各层液体、输送管道以及不同的渗液系统分别设置独立的储液井,以避免混合。一种有效的清理管道的方法是使用一系列长度为3-4英尺的铁棒,这些铁棒通过钩子相互连接,如图97所示。显然,在狭窄的管道或排水沟中,这种连接方式是无法保持完整的。还可以通过将蒸汽泵的强力输送软管插入其中一个塞子孔来强行将管道中的物质排出。正如舒尔茨所指出的,在巷道下铺设木质槽道来为各个坑洞供液并无太大优势,因为几乎不可能防止这些木质槽道腐烂;但对于经过沥青处理或用水泥粘合的管道来说,则不存在这样的问题。实际上,一种既实用又经济的方法是让液体泵或高架储液罐将液体排放到一个高出地面6到7英尺、完全水平的巨大槽道中,该槽道上每隔一定距离就设有塞子孔,通过短软管或帆布软管将液体输送到各个坑洞中。在那个高架槽道中,可以使用作者设计的简单便捷的阀门来代替塞子。制作这种阀门的方法是在一个直径约5英寸、深度为2英寸的半球形锡盆中,注入一段强度较高的黄铜丝,使其在下端形成环状结构。

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阀门位于中间位置,从而固定在铅制部件上。为防止粘连,必须先烧掉表面的锡层,并确保盆体表面有足够的铅层覆盖。这个重物构成了阀门,实际使用时它被放置在一个6英寸直径、由优质印度橡胶制成的垫圈上,该垫圈上有一个4英寸的孔;垫圈则通过木块固定在槽底,而木块上还开有一个5英寸的孔。阀门可通过杠杆或绳索来提升,其密封性非常好。图333中的图79展示了它的结构示意图。

在实践中,与其直接将液体泵入坑中,不如设置一个或多个储液罐,通过泵将液体输送到这些储液罐中,再让液体从储液罐流入前面提到的水平分配槽中。这对于那些需要循环处理的液体来说尤为重要,因为这类液体的流动速度较慢,如果必须根据液体的流动速度来调节泵的转速,就会浪费大量时间在抽排液体上。此外,这种方式还可以让液体在夜间或机器停机期间继续流入悬浮池和摇动池中;在早晨开始工作时,有一个空的储液罐也可以方便地注入第一批液体。

没有飞轮的直动式蒸汽泵并不适合用于制革厂,因为它们的工作性能不稳定,难以实现低速运转,还容易出现“撞击”现象;同时,它们耗用的蒸汽量也很大,无法有效利用。而带有飞轮的蒸汽泵则不存在这些缺陷,虽然初始成本较高,但由于维修次数减少且蒸汽消耗降低,很快就能弥补这一差异。每小时处理能力为8000加仑的泵非常合适,可搭配3英寸直径的软管使用;容量较小的泵则更容易被制革用物料堵塞。橡胶制的三通阀性能良好,也不易堵塞,但成本较高,且容易被高温液体损坏。总体而言,黄铜制的气动阀是最理想的,不过阀门的铰链销不应直接插入圆形插座中,而应安装在滑槽中,这样当阀门关闭时,其背面可以上升半英寸,从而避免小而坚硬的杂质卡在更紧密的铰链处,进而防止阀门关闭并导致泵停止工作。无论使用何种阀门,都应设计出便于检修的结构,无需拆下太多螺栓即可进行维护。如果泵的各个阀门腔室是由同一个盖子封闭的,那么……

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印度橡胶垫圈,用于连接各部件的缝隙处应使用黄铜或枪金属填充,因为如果使用铁表面作为连接介质,哪怕有极微量的泄漏,液体的摩擦力和腐蚀性也会很快侵蚀金属,从而导致无法形成良好的密封。当颜色成为重要考虑因素时,最好将整个泵体都制成枪金属材质;无论如何,工作缸内衬都应是黄铜,而活塞、活塞杆以及阀门和阀座则应采用黄铜或枪金属制成。弹簧环比泵用皮革要好得多,且不会受到热液的影响;不过铬制皮革则能承受较高的温度。双作用式压力泵已基本取代了旧式的单作用双作用或三作用泵。有时,与其直接用蒸汽缸驱动,不如用皮带驱动,但至少需要配备一台蒸汽泵,这样在主机停止运转时仍可继续抽液,而且还能根据工作需求调节泵的转速,而皮带驱动的泵则无法做到这一点。蒸汽泵在消防车中也非常有用。

离心泵非常适合用于制革业,因为可以将液体从井中抽出,但不太适合与吸管一起使用。如果采用垂直轴结构,即把轴置于井中的液体下方,那么泵可以自动注满液体,无需脚阀;但除非井的容量非常大,或者能找到某种方便的方法将泵抽出,否则维修或清洁会十分困难。而采用水平轴结构时,由于泵位于地面之上,维修、清洁和驱动都会容易得多,但仍然需要脚阀,而这本身可能会带来问题;此外还需要某种方便的装置,比如从高处储液罐引出的管道,用来向泵中注入液体——因为与吸液泵不同,离心泵在未充满液体的情况下是无法启动的,不过一旦开始运转,其流量会非常大,而且由于其稳定的流动特性,通过相同直径的管道输送的液体量会比功率相同的普通往复式泵更多。在选择泵时,应注意确保泵的结构便于接近,不仅脚阀要容易触及,泵体本身也应如此。

使用滤网来防止制革材料进入泵中往往效果不佳,因为这些滤网很快就会堵塞;在采取尽可能的预防措施之后,最好选择尺寸足够大且结构合适的泵和阀门,以便让液体中的杂质能够顺利通过。笔者曾见过用这种泵进行抽液和输送的情况。

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一根3英寸长且无堵塞问题的软管,配以唐冶牌飞轮式蒸汽泵,该泵配有如前文所述的黄铜止回阀。据作者的经验,脉动计量器在制革厂中用于加温及稀释液体时并不理想——它消耗的蒸汽量远高于功率相当的泵,而且还容易发生堵塞现象。出于同样的原因,除非需要将提水功能与加热功能结合使用,比如在某些浸出装置中(第334页),否则不建议使用蒸汽喷射式提水器。

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第二十八章 废弃物及其处理

在皮革制造过程中,那些对制革工人没有直接价值、但产量却相当大的废弃物,其性质各异。本章将介绍其中最重要的几种废弃物,并提及它们的某些用途。在脱毛过程中(第143页),动物皮上的毛发会以潮湿的状态被去除,如果皮革经过石灰处理过,这些毛发中还会含有大量石灰。由于白色毛发价值更高,因此在脱毛时需小心将其与有色毛发分开。首先用清水清洗,以尽可能去除其中的石灰,然后再用含少量酸的水进行清洗。通常使用盐酸来达到这一目的,不过硫酸更为合适,因为它具有轻微的漂白作用。酸能够中和并溶解毛发中残留的石灰,从而便于用水将其清除。许多制革厂会使用专门的毛发清洗设备。清洗后的毛发可通过晾晒的方式干燥;或者更佳的做法是先通过离心干燥机或压榨方式去除大部分水分,然后在温度略高于室外空气的干燥室中完成干燥,该干燥室还配有风扇或其他用于机械通风的设备。将毛发铺在金属网架上,再让房间内的热空气通过离心风扇吹过,这是最有效的干燥方法。有色毛发有时也会像白色毛发一样被清洗和处理,但通常会直接出售给泥水匠,这种情况下无需去除毛发中的所有石灰及其他杂质。还有大量的毛发被出售给铸铁工人,他们用这些毛发来制作铸件核心及用于泥浆铸造。通过将干燥后的毛发放入去除了部分栅格的粉碎机中,可以有效地去除其中的游离石灰。

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各种脂肪与肉屑——那些或多或少不含真正皮革成分的脂肪及肉类残渣,通常会被用来制作胶水。不过,如果这些材料无法以合理的价格出售,那么将其煮沸以提取其中的脂肪则是值得的。若要这样做,可以将含脂肪的部分直接倒掉,而不必像平常那样将其与其它肉屑混合在一起。在煮沸之前,需用亚硫酸、硫酸或盐酸处理脂肪,使其中的石灰成分被中和。煮沸过程必须非常缓慢,这样才能让脂肪上浮,而不会与胶质物质混合。虽然可以使用蒸汽来煮沸,但这样得到的胶水价值较低;而如果使用亚硫酸,并且采用带有铜制蒸汽加热装置的木制容器,就能得到质量上乘的胶水,其中所含的微量亚硫酸氢盐还能防止胶水腐烂。除非在特殊情况下,否则在英国小规模生产胶水并不划算,因为胶水的质量在很大程度上取决于其外观,而且所需的设备也相当昂贵。不过,在某些地方,这种胶水还是可以以不错的价格卖出的。图98展示了一种用于煮制胶水的设备。在通过撇去脂肪后将清澈的胶液从残留物中分离出来后,会将其倒入长度约为5英尺、深度为9英寸、宽度为15英寸的木制冷却槽中,让其凝固(见第425页的图92)。必须格外注意确保胶液及冷却槽都完全干净且无腐烂现象,因此需要经常用亚硫酸溶液或新鲜的石灰乳清洗冷却槽。随后,人们会将胶块切成适当厚度的片状,具体方法是使用一系列类似石板框架的装置,将胶块置于这些框架之间,再在框架间插入金属丝或薄刀片,从而将胶块切割成薄片。在一些工厂里,则会使用机器,通过一系列平行的刀片来切割胶块。之后,工人们会将这些薄片分开,然后把它们放在网架上晾干,期间还需经常翻动它们。待胶片完全干燥后,可以用温水冲洗以去除附着的污物,但这会导致重量有所减少。在很多情况下,将其放在炉子里烤至完全硬化后再用粉碎机磨成粉末出售会更好,因为只要胶粉的颜色和强度良好,其外观则不太重要。

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图98——胶水煮制过程。

脂肪——无论是在生产胶水时产生的,还是通过煮沸动物残渣以提取脂肪而获得的,都需要从加热后的液体表面撇去。之后还需用热水在容器中清洗这些脂肪,待水分沉淀后倒掉上层液体,从而去除其中的胶质物质。这样得到的脂肪是一种颜色较浅、质地类似黄油的油脂。

此外,还有其他多种来源的废弃脂肪可以加以利用。如果胶水是由未经酸处理过的干燥原料制成的,那么从锅中撇去的脂肪虽然颜色较深,但呈中性或碱性。通过用蒸汽在铅制锅中重新煮沸这些废弃物,并加入足够量的硫酸使溶液呈现明显的酸性,就可以获得更多的脂肪和游离脂肪酸。这类油脂因含有挥发性脂肪酸而颜色较深且气味难闻,但通过向其中通入空气和蒸汽、用水清洗,或将其加热到略高于水沸点的温度并保持一段时间,其气味可以大大改善。同样的处理方法也可用于从羊皮中压榨出的脂肪,以及通过将皮革碎屑与水和少量酸一起煮沸而获得的脂肪。

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经过处理的脂肪可以通过熔化、让其缓慢冷却至糊状以促进较硬脂肪的结晶,然后再用法兰绒布在过滤机中过滤,从而分离成两种物质:一种是可以替代牛脂用于制作咖喱的、质地较为坚实的油脂;另一种则类似于纯橄榄油。过滤时的温度通常为20-25摄氏度。这种油脂当然比较“柔软”,在寒冷天气中容易固化,而且过滤温度越高,其软化程度就越严重。而得到的牛脂则是呈块状的。如果来自新鲜动物皮肉,那么牛脂会是白色的,且气味很小;但来自干燥后的动物残渣的牛脂则通常是棕色的,且有难闻的气味;而从制革过程中产生的废料中提取的油脂则始终颜色较深。如果这些动物皮肉要以湿润状态出售,就需要将其浸泡在含石灰的溶液中;如果要干燥,则需用新鲜的石灰水仔细清洗,然后摊放在架子上并经常翻动,以便其均匀且快速地干燥。在大多数情况下,只有在干燥过程结束时才会使用热量,但也有一些制革商会在温度略高于正常水平的房间里进行干燥,并确保该房间有良好的通风条件。对于胶水制造商来说,那些较大的碎片比细小的碎屑更有价值,因此操作人员及其助手需要更加小心地处理它们。制革过程中的边角料是非常有价值的上浆材料,应先用清水或稀释的亚硫酸溶液彻底清洗,然后再铺成薄层晾干。也可以通过螺旋压机或液压压机将其压紧以部分干燥,最后将其制成块状。关于亚硫酸的制造方法,请参阅第25页。角类物品通常要等到因干燥和腐烂而变得松软后,才能将其内部的软组织或骨头取出。如果将角类物品保持干燥状态,就几乎不需要再等待时间,同时也能避免因潮湿环境储存而产生的异味等问题。那些软组织可以通过蒸煮的方式去除,但这种方法会稍微损坏角本身。这些软组织主要用于制作骨粉,不过也有一些会被直接用来制作胶水,或者先用水酸处理后再用于制作胶水。而角本身则完全无法用来制作胶水,主要被用于制造梳子、纽扣等物品。其价值……

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角的尺寸在很大程度上决定了其价值,较小的角无法用于制作上述物品。
用过后的鞣剂——从提取过程中得到的鞣剂自然没有价值,只能作为燃料使用。它也无法作为肥料出售,因为其作为肥料的价值极低。在那些仍采用荷兰法生产白铅的地方,人们会用橡树皮来覆盖陶罐,而橡树皮的价格相当不错。不过,必须确保只使用橡树皮,因为许多其他用于鞣制的材料会释放出会破坏白铅颜色的物质。用于热床以及减少街道噪音的鞣剂量非常少,因此在实际处理中几乎不起作用。与木材相比,用过的鞣剂并不适合用来制造纸张;试图通过蒸馏它来获取木质酸和木精的做法也未能取得商业上的成功。在欧洲大陆,经过精细研磨的鞣剂通常会被压制成块状,用作家庭燃料,但在英国很难找到这样的市场。总体而言,尽管用过的鞣剂的发热值较低,但将其作为燃料使用仍是最佳选择。由于鞣剂含有水分且发热值较低,因此需要专门设计的炉子来使用它;不过,不同材料的发热值有所不同:橡树皮和瓦洛尼亚树皮只是劣质燃料,而铁杉和没药树则因为含有树脂和木质素而具有更好的燃烧性能。第一批能够利用湿鞣剂产生蒸汽的炉子是在美国发明的,这类炉子拥有较大的拱形燃烧室,配有充足的炉排面积,炉顶的耐火砖上还有四到六个进料孔,用过的鞣剂就铺在这些孔上,从而在某种程度上通过余热被烘干。火焰和炉气会从锅炉下方排出,烟道设计得很大很深,以便收集从炉子里产生的大量轻质灰烬,之后这些气体再通过锅炉的管道排出,最后从侧面进入烟囱。湿燃料会交替从进料孔中加入,这样炉排上一次只会被部分湿燃料覆盖;这些燃料很快就会被炉子其他部位的热量点燃,尤其是拱形结构带来的热量。[187] 较大的炉排面积不仅是出于上述原因所需,还因为燃料重量轻、发热值低,所以需要燃烧大量的燃料。图99展示的就是这样的炉子。

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赫克萨姆与布朗斯也设计了基于相同原理的炉子。作者认为,这类炉子在美国仍被广泛使用,而在德国则更倾向于使用从炉门向内部倾斜的“阶梯式炉栅”。在这种炉子中,可燃物质放置在炉栅的平面上,而空气则从阶梯间的缝隙进入,这样燃料就不会掉下去。图100展示的是由法兰克福的莫努斯公司按照这一原理设计的炉子。[187] 更详细的图纸及说明可见杰克逊·舒尔茨所著的《美国的皮革制造业》,纽约,1876年。

图99——赫克萨姆与布朗斯的炉子。

为使鞣料能够充分燃烧,必须满足几个基本条件:足够的炉栅面积、充足且适当的空气供应,以及温度极高的燃烧室。因此,用普通的兰开夏式或康沃尔式锅炉来燃烧鞣料是不可能的,因为不仅炉栅空间过于有限,而且锅炉中的水还会阻碍炉子上部达到高温,从而导致鞣料难以迅速完全燃烧。不过,通过将鞣料与一定比例的煤混合,同时封闭灰斗并采用强制通风方式(除非烟囱性能极为强劲),可以在一定程度上克服这一难题。虽然如此,仍然无法大幅节省煤炭用量。通过压榨的方式去除鞣料中的部分水分,可以提升其加热效果;在没有专用炉子的情况下,这几乎是必不可少的措施。

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图100——阶梯式炉子。

关于是否应使用从浸出液中获得的湿态单宁作为燃料,还是应先对其进行压榨处理,这一问题的答案取决于单宁的性质与数量。如果拥有大量质量较好的材料,如铁杉树皮,那么进行压榨处理的成本就属于不必要的支出;但若希望从这种燃料中获得最大价值,或者炉子并不适合燃烧含水量极高的燃料,那么对单宁进行压榨处理则是值得的。目前用于此目的的有液压压机,不过最常用的那种压机实际上是由类似瓦洛尼亚破碎机(第322页)中的结构所构成的强力滚筒组成的。压力则通过装有重物的杠杆或强大的弹簧来施加。流动的液体……

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从这些压榨机中得到的物质价值很低,因为其中含有大量细小的颗粒,几乎无法过滤;而且如果将这些物质倒入浸液槽中,会堵塞槽道,阻碍液体的正常流动。压榨过程的成本很大一部分用于将物料送入压榨机的操作上,而使用机械输送装置可以大大降低这一成本(第325页)。图101展示的是一种制革用压榨机。

图101——制革用压榨机。

污水及其他废液——在皮革制造过程中产生的各种石灰处理、浸渍、揉搓、鞣制、清洗等工序所产生的废液,无疑是所有副产品中最难处理的。过去,人们 einfach将这些废液直接排入附近的河流,但如今,各卫生管理部门及其他相关机构只允许相对纯净的废水才能排入公共河流或水道中。

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为使制革厂产生的废液得到必要的净化,人们提出了多种方法,这些方法的实施效果也各不相同。这些方法可分为三类:沉淀法,随后进行过滤或沉降处理;以及细菌净化法。

第一种方法利用了氧化铝和氧化铁等物质的能力——当它们在含有有机物的溶液中沉淀时,能够将有机物一同带下来。该方法通常包括加入足量的石灰,使废液呈微碱性,然后再用某种粗制的铝盐或铁盐进行处理。这样就会形成铝盐或铁盐的水合物沉淀物,其中包含大量液体中的有机物。这些沉淀物会沉降到沉淀池底部,然后作为“污泥”被抽出。市面上有一些以“铝铁化合物”、“费罗宗”等名称销售的化学物质,其成分与粗制硫酸铁或氧化铝颇为相似。在某些情况下,还可以利用一些副产品,比如用于铁制品“镀锌”处理的酸性液体。

对于制革厂的废液而言,只要仔细控制各种液体混合后的比例并使其流入沉淀池,往往就可以避免使用这类化学物质。由于制革过程中的物质会与石灰及溶解的皮革成分结合,形成难溶的棕色沉淀物,因此只要确保加入的废石灰液量略多于将所有鞣质从溶液中析出所需的数量,就能在不给制革厂带来任何成本的情况下实现相当程度的废水净化。因此,如果废石灰的比例低于制革液的比例,就需要额外添加石灰才能使鞣质沉淀出来。

沉淀池或沉降池通常是方形或矩形的容器或坑槽,其大小取决于需要处理的液体量,但深度一般不超过六英尺。这类池子可分为两类:“间歇式”和“连续式”。在间歇式池中,首先将混合后的废液倒入池中,同时确保加入足够的石灰,使混合液对酚酞试纸呈现微碱性,之后让液体静置,直到悬浮物沉降到池底,此时上层即为清澈或几乎清澈的液体。

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需将上层的清液抽出,剩余部分即为“污泥”;同时还需采取相应措施防止浮渣及其他悬浮物进入系统。在间歇式处理过程中,建议使用两个罐体——一个用于注液,另一个则用于沉淀或排空液体。而在连续式处理过程中,液体则是按照能够实现最佳净化效果的比例被注入罐中,如前所述,由于液体注入速度较慢,未溶解的物质会很快沉淀下来,因此可以持续从罐子的另一端排出液体。虽然这种方案在操作人员技术不熟练的情况下效果不佳,但在许多情况下仍然很有用,因为只需一个罐体即可。在排出液体时,应通过连接在浮子上的铰接管道或其他类似装置,尽可能从靠近液面的位置抽取液体;而且当罐内液体量减少时,必须小心操作,避免污泥泄漏。对于连续沉淀处理而言,这些罐体通常为长而浅的矩形池子,预先混合好的待沉淀液体通过固定在罐子一端、长度与罐宽相当的木制槽流入罐中,该槽上布有孔洞,以便液体均匀且平稳地流入罐内,最终再通过位于罐子另一端的类似槽流出。在出口槽的前方必须放置一块“浮渣板”,它是一块略低于液面的简单木板,用以防止油脂、浮渣或其他悬浮物随清液一起流出罐外。无论采用间歇式还是连续式处理系统,在大多数情况下,排放出的液体都应先经过细菌过滤床处理,或经过土地过滤处理,之后才能排入溪流或河流中。制革厂的废水通常直接排入下水道,仅通过混合和沉淀来去除固体物质,许多管理部门认为只要能去除可能堵塞下水道的粗大悬浮物即可。如果使用连续沉淀罐,则必须定期将其排空,然后将污泥送入焦炭过滤器中,以去除其中的大部分水分。这类过滤器的位置通常低于沉淀罐,而且一般需要将处理后的液体重新送回过滤器中进行进一步沉淀。坎迪先生等人设计了多种向上流动式的连续沉淀罐,非常适合空间有限的情况;不过在其他情况下,成本较低的构造往往就足够了。除此之外……

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要使处理后的污水达到卫生部门的要求,污泥的处理便是污水净化过程中最棘手的难题之一。污泥通常体积庞大、易腐烂,因此难以干燥;其作为肥料的价值也很低;如果长期处于潮湿状态,还会散发出难闻的气味。

据称,在大多数情况下,必须通过过滤去除液体中的固体杂质,而污泥更是如此。过滤可以通过开放式过滤器或压滤机来实现。开放式过滤器一般由一个底部设有出水口的坑组成,坑内填充着石头、沙子、熟料、灰烬或焦炭。大多数制革厂选择使用熟料和灰烬,因为它们无需成本;这些材料应这样布置:最下层的颗粒要尽可能粗大,而过滤床的表面则应使用最细小的材料。一旦过滤床表面被过厚的固体物质覆盖,导致过滤速度变慢,就可以用耙子将表面的固体清除(注意尽量少带走灰烬或沙子),然后将其烧掉或晒干后用作肥料。在某些情况下,人们会使用压滤机,这种设备由带凹槽或孔洞的板片构成,板片之间铺有布料,利用压力迫使液体通过,固体物质则以相对干燥的“饼状”形式留在其中。如果需要,可将这种过滤饼晒干后作为肥料出售,它在很多方面都非常适合用作肥料。尽管压滤机的过滤速度比开放式过滤器快得多,但布料很快就会腐烂,需要更换,因此总体而言,开放式灰烬过滤器对制革厂来说更为实用。不难理解,虽然这类设备在小规模应用时效率很高,但当每天需要过滤数千加仑的液体时,它就不再适用了,因此只能用于处理污泥。

目前还没有哪种化学沉淀法能够完全满足要求。毫无疑问,这种方法确实能起到一定的净化作用,但在大多数情况下,经过处理的液体仍然不够纯净,无法直接排放,不过由于种种原因,卫生部门往往仍允许其排放。

当法律强制要求制造商让沉淀池中的污水流经专门为此准备的土地进行过滤时,污水净化技术取得了重大进展。在这种处理方式中,人们会在那块土地上种植一些耐旱的谷物,然后对土地进行灌溉。

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污水应尽可能频繁地与土壤接触。这些污水渗入土壤后会流入最近的溪流中。虽然这种处理方式在很多方面都相当有效,但其缺点是成本极高,尤其是在土地价格昂贵的城镇附近。此外,人们也未能充分理解实现有效处理所需的条件,因此土壤常常会变得“受污染”或积水,从而无法再净化污水。直到细菌学家的研究证明,土壤过滤作用主要是由土壤中的细菌实现的,问题才得到了真正有效的解决。而如今,随着“细菌处理法”的出现,这一问题已在很大程度上得到简化。从其对有机物质的作用角度来看,细菌通常被分为“厌氧菌”和“好氧菌”,不过许多细菌种类能够在两种环境中生存(参见L.I.L.B.第XXIV节)。厌氧菌只能在无空气的环境中生长,它们的化学作用是通过不涉及氧化的过程,将作为食物的有机物质分解为更简单、更易溶解的物质。而好氧菌则需要空气或氧气才能生存,它们所引发的反应虽然相对简单,但能使有机物质完全氧化并转化为硝酸盐和碳酸等无害物质。因此,这两类细菌在很大程度上是相辅相成的:厌氧菌将动植物物质转化为更易溶解且更简单的化合物,这些化合物正好适合好氧菌的利用,进而完成对有机物质的彻底分解。根据上述原理,污水的细菌处理方法有两种,每种方法都可以单独使用,也可以与初步沉淀处理相结合,但通常最好依次使用。最古老的细菌净化方法依赖于厌氧菌的作用,被称为“化粪池”。这种装置最初是一个容器,里面有时会放入小块焦炭,但通常只盛装液体,且容器会被密封起来,以防止空气进入和恶臭气体逸出。不过,人们发现,如果使用深度为6到10英尺的化粪池,由于表面会不断积累浮渣和杂物,从而有效阻止空气和光线进入,以及恶臭气体的散发。待处理的液体则……

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经过净化的液体可以以极慢的速度流经这样的储罐或一系列储罐——液体从一端的分流槽进入,入口位置大约在液面下1英尺处,然后从另一端以相同的速度流出,其流速使得储罐内的液体大约每24小时更换一次。当储罐正常工作时,液体通过这一过程得到充分净化,大部分固体有机物质会液化并消失。尤其在一些处理时间不长的情况下,流出的液体往往会有比进入储罐时更浓烈、更难闻的气味。不过,这些液体的纯净度实际上还是高于之前的,气味的加重是由于部分分解的有机物质产生的挥发性物质所致;将液体通过活性炭过滤器后,这种气味就能被有效去除。在所有情况下都需记住:由于化粪池和细菌过滤器的工作效率取决于其中的微生物,因此必须给这些微生物足够的时间来生长和积累,才能获得良好的处理效果;通常需要大约六周的时间,之后它们仍可继续发挥作用,直到被沙子及无机物质堵塞为止。

不应认为化粪池中的处理过程完全是厌氧的;对于浓度较低的污水,在适宜的条件下,大部分有机物质可以通过这种方式转化为硝酸盐和碳酸。但通常来说,通过后续的“细菌过滤器”处理,才能实现更彻底的净化。最简单的细菌过滤器是由深度约为4英尺的储罐构成的,罐内填充有活性炭、碎砖或烧结砖,底部装有排水管,便于清空。这类储罐常被称为“接触床”,污水或化粪池出水会被注入其中并停留2小时,之后再将其清空,让液体有6小时的时间进行氧化和曝气。在大多数情况下,污水需要经过两次这样的处理,最后一次通常还会使用更细的活性炭床,这样才能完全去除可腐烂的物质。与接触床所采用的间歇式处理方式不同,人们也常常采用连续式好氧过滤法——这种过滤床的设计使得空气可以从底部和侧面自由进入,而需要净化的液体则通过喷头或其他类似装置均匀分布在床面上,然后慢慢渗过床层。由于连续式处理方式能够处理更多的污水,因此似乎有望取代间歇式处理方法。

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污水量与处理区域的面积成正比,而且这类处理系统也不太容易堵塞。无论采用接触式滤床还是连续式过滤器,都需要大约六周的时间,才能让其中的材料表面形成必要的细菌层,从而实现正常工作状态。就出水质量而言,其效果相当令人满意;而最大的难题与成本则在于滤床会逐渐堵塞,进而需要更换多孔材料。如果使用已沉淀的污水,这一过程将会大大延迟。在这方面,化粪池除了具有细菌处理功能外,还能起到沉淀不可溶物质的作用,而这些物质的清除成本远低于从滤床中清除的成本。显然,只要深度足够,普通的沉淀池也能实现化粪池的许多功能,两者都能使制革厂产生的各种污水转化为更为均匀的液体,这对于后续的细菌净化非常重要。关于这些主题的许多有趣信息,可以在W. H. Harrison先生所写的《污水的细菌处理》一文中找到。[188]
[188] 《化学工业学会杂志》,1900年,第511页。

关于各种污水净化方法,存在着大量专利,因此必须谨慎行事以避免侵犯相关专利权。不过,沉淀、过滤以及通过细菌作用分解有机物质这些基本原理则是所有人都可以使用的。通常情况下,制革厂或皮革染色厂产生的废水杂质极为严重。这些废水中含有来自浸渍、碱处理和鞣制过程的有机物质(处于高度腐烂状态);还有来自鞣制池的、同样处于不同程度腐烂状态的有机物质;此外还有含有大量石灰及溶解的皮革成分的石灰液,以及用于将生皮加工成成品皮革的各种染料和其他化学物质。正因为如此,要有效净化这些废水就面临着其他行业所没有的困难。最好的处理方式是将各种废水引入一个容积较大的容器中,充分混合后再让其静置数小时。通过这种方式,大部分鞣制残留物会与其中的石灰结合,形成一种沉重的棕色不溶性物质;一些染料和其他有机物质则会附着在这种物质上,从而被去除。

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将液体中的杂质去除后,清澈的液体会被导入细菌过滤器中处理(最好是先经过化粪池,再经过开放式活性炭过滤器),之后再排入最近的溪流中。如果制革厂位于城镇附近且可以使用城市污水系统,那么可以用用过的制革废料作为过滤材料,因为这种材料不仅能去除液体中的多余石灰,还能吸附大部分色素物质(Koenig)。用于此目的后的制革废料其孔隙中含有大量石灰,因此可以说可以当作肥料使用。

在那些使用大量消毒剂如氯化汞、石炭酸等物质的制革厂中,必须确保混合液中含有足够的石灰,使其呈现明显的碱性。这样一来,大多数消毒剂都会沉淀或失去效力。如果在石灰中加入了砷,建议再加入少量硫酸亚铁,这样砷就能与铁形成不溶性化合物,从而随污泥一起被清除。铁盐作用于制革液后产生的污渍,也会被细菌过滤器完全去除。

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附录。

附录A。
国际皮革贸易化学家协会制定的鞣料分析方法。
包括1902年利兹会议所作出的修改。

第一节——从整体中取样。[189]

[189] 参见《伦敦报告》,第22–29页及124页。

1. 液态提取物——取样时,至少需从桶中取出5%的样本,且这些样本的取位应尽可能相互间隔。必须先倒掉桶顶的液体,然后使用合适的活塞将桶内物质充分混合,同时要确保桶壁或桶底上的任何沉淀物都能被彻底搅动。所有样本都必须在有负责人在场的情况下抽取。
2. 冈比尔提取物与糊状提取物——这类提取物应从不少于5%的原料块中取样,需使用管状取样工具,在原料块上不同位置各插入一次。固体提取物则需被打碎,然后从原料块的内外部分各抽取足够数量的样本,以便准确反映整体情况。无论哪种情况,样本都需立即混合,并放入密封的瓶子或容器中,加以封口并标注标签。
3. 瓦洛尼亚、阿尔加罗比拉、迪维-迪维以及其他各类鞣料。对于瓦洛尼亚、阿尔加罗比拉以及所有含有灰尘或纤维的鞣料,如有可能,应将其至少5%的量分层铺在光滑的地面之上,然后从不同高度向下抽取多个样本。如果无法这样做,则必须……

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样本应从足够数量的袋子中抽取。虽然瓦洛尼亚木及大多数材料可以送至研磨厂进行加工,但迪维迪木、阿尔加罗比拉木以及其他纤维类材料则最好不经过研磨处理。对于树皮类材料,应从每3%的批次中用锯子切下一小段作为样本;而对于其他材料,则应将其捆绑起来,同样从每3%的批次中切下小段作为样本。

4. 需提交给多名检验员的样本——若需将样本提交给多名检验员,应先将所有样本混合均匀,再分成不少于三份,然后放入合适的包装中密封并贴上标签。

第二节:分析前的准备。[190]
[190] 参见《伦敦报告》,第40页及以后内容。

1. 液态提取物——在称重之前,必须先彻底搅拌混合液态提取物,称重过程也应尽可能快地进行,以避免水分流失。对于那些无法通过其他方式混合的浓稠提取物,可将其加热到50℃,然后搅拌并迅速冷却后再称重,但必须将这一处理过程记录在报告中。

2. 固态提取物——固态提取物应先被粉碎成粗粉并充分混合。对于呈糊状的提取物,则应在研钵中快速混合,随后尽快称量所需量,同时尽量减少暴露在空气中的时间,以避免水分流失。如果提取物部分为干燥状态、部分为糊状状态,使得上述两种方法都无法使用,则需将整个样本称重,然后在常温下让其充分干燥直至能够被粉碎,之后再称重,其重量损失值即可视为水分含量。对于像甘比尔木这类无法通过研磨或其他机械手段将成分完全混合的材料,可以将整个样本或其中的大部分溶解在少量热水中,充分混合后立即称取一部分浓溶液用于分析。

3. 树皮及其他固体制革材料——整个样本或至少250克的材料,都应在研磨机中研磨,直到其能够通过每厘米有5根筛孔的筛子。对于含有无法被磨成粉末的纤维成分的树皮或迪维迪木等材料,需对研磨后的样本进行筛分,分别称量那些能通过筛子和不能通过筛子的部分,最终所选取的用于分析的样本应具有相同的成分比例。

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第三节——浸出液的制备

1. 溶液浓度——所使用的单宁溶液,每100立方厘米溶液中含有的单宁物质量应为0.35至0.45克。(巴黎,1900年)

2. 液态提取物的处理——将适量该提取物放入带盖的容器中,然后用沸水将其冲入1升的烧瓶中并充分摇匀,随后用沸水将烧瓶注满至刻度线。用一个小烧杯盖住烧瓶口,将其置于冷水龙头下或通过其他方式迅速冷却至15°至20°C之间,再精确地补充至刻度线。之后需彻底混合溶液,随即进行过滤。
注:为防止单宁浸出液发酵,可在每升溶液中加入3至5滴芥末精油。(F. Kathreiner)

3. 过滤——用于分析的溶液过滤时,可选用最适合该情况的过滤纸,也可选择是否使用高岭土来吸附单宁物质;若使用了高岭土,则需根据对透明溶液进行类似过滤所得出的数据来调整吸附量。完全透明的溶液则无需过滤。
为确定所需调整量,先取约500立方厘米、符合分析要求的单宁溶液,使其变得完全透明,最好采用后续需要用来进行校正的过滤方法。充分混合后,蒸发50立方厘米的溶液以测定“总溶解物1”。然后从剩余溶液中取出一部分,按照需要校正的过滤方法进行过滤,再蒸发50立方厘米的滤液以测定“总溶解物2”。用总溶解物1的值减去总溶解物2的值,得到的差值即为所需的校正量,需加到分析得出的总溶解物数值上。无论是在分析过程中还是第二次过滤时进行校正,通常建议先过滤150立方厘米的溶液(在分析中这部分溶液可用于测定非单宁物质),然后再用接下来的50立方厘米溶液进行蒸发操作,且在整个过程中都要保持过滤器内充满溶液;不过,无论采用何种方法,所有需要进行校正的分析都必须严格遵循这一流程。如果使用了高岭土,必须使用固定重量的高岭土(1或2克),首先用75立方厘米的溶液将其冲洗一遍,然后再用更多量的溶液再次冲洗,其中200立方厘米的溶液按上述方法进行过滤。[191]

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[191] 显然,首先需要确定每种所用材料的校正值,但很快就会发现,只要严格遵循相同的过滤方法,对于大量鞣料而言,其校正值实际上是恒定的。

4. 固体提取物——固体提取物应通过在烧杯中用沸水搅拌来溶解,未溶解的部分则让其沉淀,然后再加入更多沸水处理,随后将溶液倒入一升容量瓶中。当所有可溶物质都溶解后,对该溶液的处理方式与液体提取物相同。

5. 固体材料的提取——应称取足以生成规定浓度浸出液的量。(浸出液的制备,决议1。)应在不超过50℃的温度下提取不少于500立方厘米的浸出液,之后逐渐将温度升高到100℃,并继续提取,直到滤液中的单宁完全去除,且总体积达到一升。如有必要,可先在装有漏斗的烧瓶中通过蒸发浓缩溶液中的较稀部分。[192] 对于像canaigre那样含有大量淀粉的物质,应在50℃的温度下完成提取。——H. R. P.

第四节——鞣质与非单宁物质的测定等

1. 总可溶物质——将100立方厘米的澄清过滤后的鞣液(如果所使用的天平精度足够高,也可使用更少的量)在水浴上,在铂制、硬玻璃制、瓷制或镍制的敞口称重容器中蒸发,之后将该容器放入100至105℃的空气烘箱中烘干至重量恒定,或者在真空环境中于不超过100℃的温度下烘干至重量恒定,同时要确保残渣不会因碎裂而造成损失。尽可能建议使用真空烘箱来干燥残渣。[193] 50立方厘米就足够了,这也是目前通常采用的量。

2. 非单宁物质的测定——在下次会议之前,过滤法仍应为官方测定方法,但各成员如愿意,也可采用1901年美国官方农业化学家协会提出的铬盐皮革粉法(附录C),并且必须在报告中明确说明这一点。

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采用了某种方法,而非I.A.L.T.C.所推荐的方法(利兹,1902年,参见第480页的注释)。应使用普罗克特教授所描述的“钟形”过滤器;所用的皮革粉量不得少于5克/毫升。皮革粉需妥善装填在过滤器中,以便脱鞣液以每两秒一滴的速度流出;只要滤液与澄清的鞣制溶液混合后会变得浑浊,就应将其丢弃。只要滤液与盐化明胶溶液不发生反应,即可用于测定非单宁成分。[195] 最初的30至35毫升滤液应被舍弃,接下来的50毫升脱鞣液或其中的一部分应在称重过的容器中于水浴上蒸发,然后在100至105摄氏度的空气烘箱中或不超过100摄氏度的真空环境中烘干至重量恒定为止。

[194] 显然,过滤器的具体形状和尺寸必须根据所使用的皮革粉的特性来选择,因为不同样品的吸附能力存在很大差异。

[195] 将8至9克优质明胶溶解在500毫升热水中,再加入100克盐,随后将整个混合物冷却并过滤。

3. 皮革粉——用于过滤的皮革粉必须具有足够的吸附性。在用蒸馏水进行与分析相同的空白实验时,50毫升溶液蒸发后的残留物量不应超过5毫克。会议(列日,1901年)推荐使用由梅纳尔和斯特兰斯基生产的弗赖贝格皮革粉,其纤维素含量为10%至20%(据塞里奇的研究),这种粉末非常适合用于过滤法;不过,通过凯氏定氮法分析后,若其水分含量为18%,则其氮含量必须不低于11.5%(利兹,1902年)。

4. 水分及“总干物质”的测定——样品中的水分可通过在测定“总可溶物”时所采用的相同温度下烘干少量样品来确定。对于那些混合后会形成可完全混合的浑浊溶液的提取物,通常最好在混合溶液并过滤之前,先取出50毫升进行蒸发,从而以与测定“总可溶物”相同的方式确定总干物质(及水分)的含量。

5. 结果表述——在提供完整分析结果时,建议按以下方式表述结果:

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(1) 被皮革吸收的鞣质——通过从“总可溶性物质”中减去通过蒸发皮革粉滤液所得到的“可溶性非鞣质”来计算得出。
(2) 可溶性非鞣质——通过蒸发皮革粉滤液得到。
(3) 不溶性物质——通过从“总干物质”中减去“总可溶性物质”来计算得出。
(4) 水分含量——通过在测定“总可溶性物质”时所用的相同温度下对样品进行干燥来测定。如果还有其他测定结果,应作为单独的附加说明给出。
密度——关于提取物等的密度信息,应以比重形式给出,而非使用鲍姆埃度、特瓦德尔度等任意单位。
第五节:颜色测量。
建议采用英国化学家们所使用的方法,即利用洛维邦德比色计进行测量(如普罗克特教授和帕克博士在《化学工业学会杂志》1895年第125期中所描述的),并将结果以红色、黄色和黑色的数值表示。测量可以在用于分析的溶液中进行,但必须将结果换算为浓度为0.5%鞣质的溶液在1厘米比色皿中的数值。
用过鞣剂的液体分析。
1901年在列日以及1902年在利兹召开的会议上决定,应采用美国官方农业化学家协会在1901年提出的、使用镀铬皮革粉的“摇动法”来去除用过的鞣剂,因为这类液体中含有大量非挥发性酸,因此使用过滤法得到的结果往往偏高。A.O.A.C.的方法详见附录C。[196]普罗克特和布洛基在利兹会议上展示了相关实验,证明没食子酸及其他一些非鞣质物质会被皮革粉过滤器大量吸附,不过可能不会永久留在皮革中;而使用镀铬皮革粉摇动法时,虽然误差仍然较大,但已明显减小。当仅含有单宁酸和没食子酸时,比如在漆树或商业单宁酸的情况下,就能得到最准确的定量结果。

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很可能就是按照L.I.L.B.第123页所描述的Löwenthal方法来进行的,但实施这一方法需要相当高的技术水平。

废鞣剂的分析

1902年在利兹会议上决定,废鞣剂必须像新鲜鞣制材料一样进行分析;但如果无法获得规定的溶液浓度,则可以通过蒸发将整个溶液浓缩。如果有合适的设备,建议在真空条件下进行浓缩;如果没有,也可以使用普通烧瓶,并在烧瓶口安装漏斗。

附录B——十进制系统

本书中普遍采用了公制单位以及摄氏温度刻度,因为它们比我国目前仍在使用的那些复杂制度更为国际化、更符合科学原则。这些内容已在作者的《实验室手册》第2页中有详细说明;但由于该手册并不总在手边,此处便简要介绍一下。公制单位的基础是“米”,它大约相当于地球两极到赤道距离的1/10,000,000,相当于39.3708英寸,而在许多实际应用中可近似视为40英寸。1米可再分为10个“分米”、100个“厘米”以及1000个“毫米”。容量的标准单位是1分米的立方体,约为4英寸,其体积为1000立方厘米,被称为“升”。重量的标准单位则是4℃时1立方厘米水的重量,称为“克”。因此,1升水的重量为1“千克”,即1000克。1立方米水含有1000升,重量为1000千克,即1公吨(相当于2200磅)。为便于换算,可参考以下数值:1克=15.431格令;1平均磅=453.6克;1升=0.22加仑;1加仑=4.543升。

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不过,如果将问题视为比例问题来处理,通常就没有必要进行实际换算。因此,1克/升的浓度与1磅/100加仑(即1000磅)的浓度是相同的;而大致上,它也与1盎司/立方英尺的浓度相当。对于容器而言,最简单的方法就是直接用卷尺测量其长度、宽度和深度,将这些数值以分米为单位相乘,即可得到容积(单位为升),而对于水来说,则可得到重量(单位为千克)。摄氏温度计将水的冰点与沸点之间的差值划分为100个刻度。下表列出了摄氏温度与华氏温度在无小数情况下的对应数值:

摄氏温度 华氏温度
-20度 -4度
-15度 +5度
-10度 14度
-5度 23度
0度 32度
5度 41度
10度 50度
15度 59度
20度 68度
25度 77度
30度 86度
35度 95度
40度 104度
45度 113度
50度 122度
55度 131度
60度 140度
65度 149度
70度 158度
75度 167度
80度 176度
85度 185度
90度 194度
95度 203度
100度 212度
105度 221度
110度 230度
115度 239度

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附录C.
鞣料分析的官方方法,
由美国官方农业化学家协会在1901年召开的第十八届会议上通过。

I. 样品制备。
树皮、木材、树叶、干提取物以及类似的鞣料都需被研磨至足够细的程度,以便能够被彻底提取。液体提取物则需加热到50℃,充分摇匀后让其冷却至室温。

II. 所需材料量。
对于树皮及类似材料,应使用适量材料,使得每100立方厘米溶液中含有0.35至0.45克单宁;对于不含淀粉的材料,可使用索氏提取器或在蒸汽作用下进行提取。对于含有一定量淀粉的材料,则应在50℃至55℃的温度下进行提取,直至几乎完全提取完毕,最后再用蒸汽完成提取过程。若是提取物,则需称取适量材料,使得每100立方厘米溶液中含有0.35至0.45克单宁,将其溶解在80℃的900立方厘米水中,静置12小时后稀释至1000立方厘米。

III. 水分含量测定。
(a) 若为提取物,取2克放入直径不小于6厘米的平底容器中,加入25立方厘米的水,慢慢加温直至物质完全溶解,之后继续蒸发并干燥。
(b) 在水浴或其他方式将样品蒸发至干燥后,后续的所有干燥操作均应采用以下方法之一来完成,即测定可溶性固形物的含量。

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VI. 非单宁物质:
用500毫升水将20克皮革粉消化24小时,再向其中加入0.6克铬明矾溶液。该溶液的添加方式如下:一半在开始时加入,另一半则在消化过程结束前至少6小时加入。通过亚麻布挤压进行洗涤,持续洗涤直至洗涤液与氯化钡混合后不再产生沉淀物。用手彻底挤压,再使用压榨机尽可能去除水分,称量压榨后的皮革重量,然后取其约四分之一用于测定含水量。仔细称量这部分样品并将其干燥至恒重。另外三分之二的样品也需仔细称量,然后加入200毫升的原始溶液中,摇动10分钟,再通过带有棉塞的漏斗过滤,直至液体变得清澈。蒸发掉100毫升的液体后将其干燥。该残留物的重量需要进行校正。

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压制的皮革粉中所含的水分会导致稀释现象。[197] 搅拌必须使用某种机械搅拌器进行,推荐使用药剂师们常用的那种称为“摇匀器”的简单装置。[197] 关于校正方法,请参见第313页。

临时处理方法:在搅拌瓶中放入14克干燥的铬处理过的皮革粉,再加入200立方厘米的单宁溶液,静置两小时,期间需频繁搅拌;之后再搅拌15分钟。接着在瓶口装上带有棉塞的漏斗,让液体流出,再将皮革粉压实在漏斗中,继续过滤直至液体变清,最后蒸发掉100立方厘米的液体。

VII. 单宁类物质
单宁类的含量可通过可溶性固体与经过校正后的非单宁类物质之间的差值来确定。

VIII. 皮革粉的检测
(a) 取10克皮革粉,加入250立方厘米的水,搅拌5分钟,然后用亚麻布过滤,手工彻底挤压滤渣;重复此操作三次,将最后一次过滤后的液体通过滤纸(S.S.编号590,15厘米)过滤至清澈,再蒸发掉100立方厘米的液体并将其干燥。如果残留物重量超过10毫克,则该皮革粉不可使用。
(b) 将6克纯没食子单宁溶解在1000立方厘米的水中,制成溶液。通过蒸发100立方厘米的该溶液并使其达到恒重,从而测定其中的总固体含量。按照第6段所述的方法,用该溶液处理200立方厘米的皮革粉,皮革粉必须能够吸收至少95%的总固体。所使用的没食子单宁必须完全溶于水、酒精、丙酮和乙酸乙酯中,且经在蒸汽浴中用过量的氧化汞处理两小时后,其中不含超过1%的无法被去除的物质。

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IX. 非单宁滤液的检测

(a) 单宁检测:取少量清澈的非单宁滤液,加入几滴1%的纳尔逊明胶溶液。若溶液出现浑浊,则说明存在单宁,此时应重复第VI步中的操作,但需使用35克而非20克的皮革粉。

(b) 可溶性皮革成分检测:在少量清澈的非单宁滤液中加入几滴已过滤过的单宁溶液。若溶液出现浑浊,则说明存在可溶性皮革成分,此时也应重复第VI步中的操作,并更彻底地清洗皮革粉。在测量或过滤时,溶液的温度应保持在16°至20°之间。所有样品都应在直径至少为6厘米的平底容器中干燥,过滤时则应使用15厘米长的S. & S. No. 590型滤纸。

附录D

以下颜色列表由伦敦赫罗尔德研究所皮革染色部门负责人M. C. 兰姆先生提供。他花费了大量时间来测试各种染料的持久性及其适用于皮革的程度。许多颜色也在约克郡学院的皮革部门经过了测试,结果均令人满意。列表中使用了以下制造商名称的缩写:
B. 巴塞尔化学工厂,瑞士巴塞尔。
B.A.S.F. 巴登苯胺和苏打工厂,德国莱茵河畔路德维希港。
Ber. 柏林苯胺公司,德国柏林南部。
B.S. 斯普卢·布鲁克、辛普森与斯皮勒公司,伦敦哈克尼威克的阿特拉斯染料厂。
By. 法尔本工厂,前拜耳公司,德国埃尔伯费尔德。
C. L. 卡塞拉公司,德国美因河畔法兰克福。
C.A. 法国苯胺染料厂,法国诺尔德的维厄-康德。
C. & R. 克劳斯与雷公司,曼彻斯特附近的克莱顿。
D. 达尔公司,德国巴门。
D. & H. 杜兰德、于格南公司,瑞士巴塞尔。
G. R. 盖吉公司,瑞士巴塞尔。
Ger. 格伯公司,瑞士巴塞尔。

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K. Kalle & Co.,德国莱茵河畔比尔布里希。
Leon. A. Leonhardt & Co.,德国美因河畔穆尔海姆。
Leitch J. W. Leitch,英国哈德斯菲尔德的Milnsbridge化学工厂。
Lev. Levinstein Ltd.,英国曼彻斯特明舒尔街21号。
M.L.B. Meister, Lucius & Bruning,德国美因河畔霍赫斯特。
Mo. Gilliard, P. Monnet & Gartier,法国里昂。
N. Noetzel, Istel & Co.,德国美因河畔格里斯海姆。
O. K. Oehler & Co.,德国美因河畔奥芬巴赫。
P. St. Denis Dyestuff Co.,已故Pourier家族企业,位于巴黎附近的圣德尼。
R. Sociéte Chimique des Usines du Rhone,法国里昂。
R. H. & S. Read, Holliday & Sons,英国哈德斯菲尔德。
S.C. Ind. Society of Chemical Industry,瑞士巴塞尔。
Uer. Chemische Fabriken,德国莱茵河畔乌尔丁根。
W. Bros. Williams Bros. & Co.,英国米德尔塞克斯郡豪恩斯洛。

**染色用染料**
适用于植物鞣革染色的单酸染料。

**棕色系染料**
实心棕色。(M.L.B.)
酸性棕色。(W. Bros.)
棕色A2。(B.S. Spl.)
棕色A1。(B.S. Spl.)
Mikado棕色B。(Leon.)
新型酸性棕色。(B.S. Spl.)
青铜色酸性棕色。(By.)
金色棕色Y。(C.,By.)
酸性蒽棕色R。(By.)
耐光棕色N。(B.A.S.F.)
坚果棕色A。(C.)
耐光棕色。(By.)
耐光棕色G。(Ber.)
间苯二酚棕色。(Ber.)
间苯二酚棕色D。(Ber.)
酸性棕色。(Ber.)
深坚果棕色。(W. Bros.)
酸性棕色R。(C.)
酸性棕色R。(Uer.)
酸性棕色R。(R. H. & S.)
新型金色棕色A1。(C.)
深棕色。(C.)
酸性棕色L。(B.A.S.F.)
酸性棕色D。(C.)

Page 502

黄色系。
偶氮黄。(Uer.)
磷化物类物质。(B.S. Spl.)
金黄素。(W. Bros.)
偶氮酸黄。(Ber.)
新型磷化物G。(C.)
古巴黄2072。(S.C. Ind.)
古巴黄。(W. Bros.)
偶氮黄素RS。(C.)及(B.A.S.F.)
偶氮黄素3R。(B.A.S.F.)
印度黄R。(By.)
姜黄黄。(G.)
固体黄G。(Leon.)
固体黄B。(Leon.)
印度黄R。(C.)
古巴黄。(C.)
萘酚黄S。(By.)、(C.)、(B.A.S.F.)
姜黄黄。(C.)、(G.)
速干酸黄。(C.A.)

红色和橙色系。
猩红色R。(By.)
克罗塞因猩红3BN。(By.)
橙色2。(M.L.B.)、(S.C. Ind.)、(C.)及(B.A.S.F.)
橙色2B。(By.)
特级柑橘黄G。(Ber.)
亮色克罗塞因M.O.O.(C.)
波尔多红G。(By.)
阿特拉斯橙色。(B.S. Spl.)
波尔多深红。(Ber.)
速干红21528。(By.)
速干红A。(Leon.)、(By.)、(Ber.)及(B.A.S.F.)
波尔多红B。(M.L.B.)

绿色系。
高浓度酸绿。(C.)
几内亚绿B。(Ber.)
几内亚绿G。(Ber.)
GG型酸绿。(By.)
BB型酸绿。(By.)
B型酸绿。(By.)
G型酸绿。(By.)
000型酸绿。(Leon.)
特级酸绿。(By.)
酸绿。(Uer.)
酸绿。(R. H. & S.)
浅绿色SF。(B.A.S.F.)

Page 503

靛蓝素。(G.)
紫罗兰色染料:酸紫罗兰4RS。(Ber.)、酸紫罗兰7B。(Ber.)、酸紫罗兰6B。(By.)、甲酰紫罗兰S4B。(C.)

蓝色染料:巴伐利亚蓝D.B.(Ber.)、海洋蓝o.(K.)、固体蓝。(M.L.B.)、蓝色1.(Lev.)、蓝色2.(Lev.)、蓝色3.(Lev.)

适用于植物鞣革染色的单碱基染料。

棕色染料:俾斯麦棕GG.(C.)、金黄素AG.(O.)、俾斯麦棕2B.(K.)、俾斯麦棕(By.)、俾斯麦棕R.C.E.(Lev.)、俾斯麦棕M.(By.)、浓维苏威蓝(M.L.B.)、浓维苏威蓝(B.A.S.F.)、特制俾斯麦棕C.(Leon.)、俾斯麦棕RS.(B.S. Spl.)、俾斯麦棕3762.(W. Bros.)、雷奥宁A.(B.A.S.F.)、雷奥宁N.(B.A.S.F.)、棕色R.(G.)、棕色G.(G.)、曼彻斯特棕。(C.)

黄色染料:吖啶黄NC.(Leon.)、磷黄N.(Ber.)、专利磷黄R.(S.C. Ind.)、皮革黄6730.(C.A.)、金胺2.(By.)、金黄素结晶(B.S. Spl.)及(By.)

Page 504

金黄菱形结晶(W. Bros.)
皮革黄O型(M.L.B.)
金黄素(R. H. & S.)
皮革黄G型(M.L.B.)
皮革黄6730型(C.A.)
专利磷化氢G型(S.C. Ind.)
皮革黄DRR型(Ber.)
黄嘌呤(O.)
肉桂G型(W. Bros.)
纯磷化氢(C.)
新型磷化氢G型(C.)
科里磷化氢O型(By.)
对磷化氢R型(C.)
对磷化氢G型(C.)
皮革黄374型(D.)
皮革黄375型(D.)
同质磷化氢G型(Leon.)
ABN磷化氢(Leon.)
专利金胺2号(S.C. Ind.)

绿色系列:
甲基绿结晶(Ber.)
亚甲蓝(M.L.B.)
固体绿(Leon.)
孔雀石绿(Ber., M.L.B., P., C.A., S.C. Ind., R.H.&S., Lev., C., B.S.Spl.以及K.)

红色系列:
藏红花红(M.L.B., B.A.S.F., S.C. Ind.以及K., Ber., By., C.A., Leon., Uer.)
俄罗斯红(By.以及Ber.)

紫色系列:
甲基紫(Ber., By., M.L.B., R.H.&S., B.S.Spl., C.,S.C. Ind., P.以及D.)

黑色系列:
科沃尔林B型(B.A.S.F.)
科沃尔林G型(B.A.S.F.)

Page 505

染色。

单酸类染料
适用于植物鞣革的染色。[198]

[198] 关于罗马数字的说明,请参见附录D的末尾。

黄色系:
II. 萘酚黄S.(Ber.)、(B.A.S.F.)、(By.)和(C.)。
VII. 喹啉黄。(Ber.)、(By.)和(B.A.S.F.)。
II. 柠檬黄。(Leon.)
IV. 固体黄G.(Leon.)
IV. 固体黄B.(Leon.)
V. 印度黄S.
V. 酰胺酸黄。
IV. 印度黄T.(C.)
VII. 印度黄R.(By.)和(C.)。
IV. 印度黄G.(By.)和(C.)。
IV. 古巴黄。(C.)、(W. Bros.)和(S.C.Ind.)。
V. 酰胺黄RS.(B.A.S.F.)和(C.)。
V. 酰胺黄3R.(B.A.S.F.)和(C.)。
VI. Circumein Extra.(Ber.)
VII. 焦糖色。(B.A.S.F.)

橙色系:
V. 橙色2.(B.A.S.F.)、(C.)、(M.L.B.)、(S.C. Ind.)、(P.)、(W. Bros.)和(By.)。
V. 橘红G Extra.(Ber.)
V. Crocein橙色。(K.)和(By.)
VI. Ponceaux 10RB、4R、Bo、4RB、6RB.(Ber.)、(By.)和(D.)。

深红色系:
VII. 酰胺深红色。(By.)
IV. 深红色B Extra.(By.)
VI. 深红色G.(By.)
V. 深红色Y.(W. Bros.)
V. 酸性栗色。(M.L.B.)和(B.S. Spl.)。
VIII. Chromatrop 6B.(M.L.B.)

Page 506

红色系列。
V. 快速红色A.(Ber.)、(By.)、(B.A.S.F.)、(B.S. Spl.)和(Leon.)
VIII. 快速红色S.(M.L.B.)
VI. 快速红色21528.(By.)

猩红色系列。
V. 赤藓红猩色R.(By.)和(K.)
V. 赤藓红猩色2R.(By.)
VII. 快速猩红色B.(B.A.S.F.)、(W. Bros.)和(K.)

棕色系列。
IV. 酸性棕色R.(C.)
V. 酸性棕色L.(B.A.S.F.)
V. 酸性棕色Y.(S.C. Ind.)
IV. 酸性棕色D.(C.)、(B.A.S.F.)
IV. 酸性棕色(R.H. & S.)
IV. 酸性棕色4601.(B.S. Spl.)
V. 酸性棕色D.(C.)
VII. 酚醛棕色。(Ber.)
V. 酸性棕色。(Uer.)
IV. 酸性棕色R.(Ber.)
VIII. 酸性棕色Y.(M.L.B.)
VI. 固体棕色o.(M.L.B.)
V. 快速棕色。(By.)
V. 快速棕色G.(Ber.)
V. 快速棕色N.(B.A.S.F.)
IV. 快速棕色3B.(Ber.)
V. 青铜酸性棕色。(By.)
VIII. 酸性蒽棕色R.(By.)
V. 新酸性棕色。(B.S. Spl.)
VI. 深坚果棕色。(Uer.)
IV. 新金色棕色A1.(C.)

黑色系列。
IV. 萘酚蓝黑色。(C.)
V. 萘胺黑4B.(C.)
V. 萘胺黑6B.(C.)
VII. 苯酚黑S.(By.)
IV. 苯胺黑4B.(By.)
VII. 维多利亚黑B.(By.)

Page 507

蓝色染料。
VIII. 快速蓝色R型(Ber.)
VIII. 巴伐利亚蓝色DB型(Ber.)
V. 绿蓝色素(G.)
IV. 高浓度青色染料(C.)
IV. 海洋蓝(K.)
VII. 水蓝色N型(B.A.S.F.)
VIII. 水蓝色4B型(Ber.)
VII. 棉花蓝II型(By.)
VII. 托鲁idine蓝(B.A.S.F.及By.)
VII. 水蓝色R型(Leon.)
VII. 水蓝色3R型(Leon.)
VII. 水蓝色BTR型(B.A.S.F.)

紫色染料。
酸性紫罗兰染料(Lev.、B.A.S.F.及By.)
IX. 酸性紫罗兰4R型(B.A.S.F.)
V. 酸性紫罗兰R型(C.)
V. 酸性紫罗兰R型(B.A.S.F.)
VI. 酸性紫罗兰3BA型(M.L.B.)
IV. 酸性紫罗兰3BN型(Lev.)
II. 酸性紫罗兰6B型(By.及C.)
III. 甲酰紫罗兰S4B型(C.)

绿色染料。
IV. 高浓度酸性绿染料(C.)
IV. 几内亚绿B型及G型(Ber.)
IV. 高浓度酸性绿染料(By.)
IV. 高浓度酸性绿GG型(By.)
IV. 酸性绿225型(By.)
IV. 酸性绿BB型高浓度染料(By.)
IV. 酸性绿o型(M.L.B.)
IV. 酸性绿5677型(B.S. Spl.)
V. 卡普里绿2G型(Lev.)

适用于染色植物鞣制皮革的碱性单色染料。

棕色染料。
IV. 维苏威石高浓度染料(B.A.S.F.)
II. 维苏威石B型(B.A.S.F.)
II. 维苏威石C型

Page 508

III. 维苏威浓缩剂(M.L.B.)
III. 比斯马克棕色提取物(Ber.)及(B.S. Spl.)
III. 比斯马克棕色提取物M型(By.)
III. 比斯马克棕色F型(By.)
IV. 比斯马克棕色YS型(B.S. Spl.)
III. 比斯马克棕色PS型(C.)
III. 比斯马克棕色GG型(C.)
III. 比斯马克棕色O型(L.)
III. 比斯马克棕色G型(O.)
III. 比斯马克棕色(S.C. Ind.)
III. 比斯马克棕色NYY型(W. Bros.)
III. 比斯马克棕色o型(M.L.B.)

II. 姜黄素(B.S. Spl.)
II. 姜黄素(B.A.S.F.)
II. 姜黄素(C.)
V. 姜黄素(S.C. Ind.)
II. 姜黄素S型(Ber.)
III. 姜黄素P型(W.)
IV. 南京种(B.A.S.F.)
IV. 南京种(R.H. & S.)
IV. 南京种(S.C. Ind.)
III. 拉维利埃122号(By.)
II. 雷奥宁(B.A.S.F.)
IV. 黄嘌呤(O.)

淡黄色系品种。
III. 金黄素类(Leitch);R型(R.H. & S.)
IV. 金黄素类提取物(W.)
II. 金黄素类(S.C. Ind.);GG型(C.)
III. 金黄素类G型(Leon.)
II. 金黄素类RE型(Lev.)
III. 金黄素类YY型(C.)
III. 金黄素类结晶型(B.S. Spl.)
III. 金黄素类G型(By.)
V. 金黄素类结晶型(C.A.)

黄色系品种。
III. 金胺2号(B.A.S.F.)
III. 金胺(S.C. Ind.)
III. 金胺(G.)
III. 金胺(Ber.)
III. 金胺(By.)
III. 金胺(L.)

Page 509

III. 金胺。(W.)
III. 金胺。(C.)
III. 金胺。(W.)
V. 浓金胺。(M.L.B.)
IV. 磷化氢E。(B.A.S.F.)
IV. 磷化氢L。(B.A.S.F.)
IV. 磷化氢G。(Ber.)
IV. 磷化氢。(O.)
IV. 磷化氢。(C.)
IV. 高浓度磷化氢。(M.L.B.)
IV. 高浓度磷化氢B。(S.C. Ind.)
III. 磷化氢III、II、I。(Leon.)
III. 磷化氢N。(Ber.)
V. 同型磷化氢。(By.)
V. 同结构磷化氢。(Leon.)
V. 对位磷化氢。(C.)

绿色染料:
III. 甲基绿晶体。(By.) D.
V. 亚甲蓝O。(M.L.B.)
II. 菱形绿B和G。(B.A.S.F.)
II. 苄醛绿。(O.)
II. 亮绿晶体。(M.L.B.)
II. 亮绿晶体。(By.)
II. 亮绿晶体。(O.)
II. 亮绿晶体。(L.)
II. 亮绿晶体。(Lev.)
II. 亮绿晶体。(Uer.)
II. 亮绿晶体。(S.C. Ind.)
II. 绿松石绿。(B.S. Spl.)
II. 绿松石绿。(Ber.)
II. 绿松石绿。(C.A.)
II. 绿松石绿。(K.)
II. 绿松石绿。(M.L.B.)
II. 绿松石绿。(Lev.)
II. 绿松石绿。(G.)
II. 绿松石绿。(O.)

蓝色染料:
VII. 亚甲蓝B、2B和R。(Ber.)
VII. 亚甲蓝。(B.A.S.F.)
VII. 亚甲蓝。(M.L.B.)
VII. 亚甲蓝。(Lev.)

Page 510

VII. 亚甲蓝。(C.)
VII. 亚甲蓝。(C. & R.)
VIII. 新型亚甲蓝。GG。(C.)
VIII. 新型亚甲蓝。BB。(C.)
IV. 新型蓝色R。(Ber.)
V. 新型蓝色R。(By.)
VI. 新型专利蓝4B。(By.)

紫色调染剂:
IV. 甲基紫4B。(B.A.S.F.)
IV. 甲基紫4R。(K.)
IV. 甲基紫4R。(C.)
IV. 甲基紫3B。(By.)
IV. 甲基紫3B。(Ber.)
IV. 甲基紫2B。(M.L.B.)
IV. 甲基紫(D.)
IV. 甲基紫6B。(Leon.)
IV. 中性紫色调染剂。(C.)

品红色调染剂:
IV. 品红WB。(Leon.)
IV. 品红3B。(Ber.)
IV. 品红RE。(Leon.)
IV. 品红WBG。(Leon.)
IV. 品红。(M.L.B.)
IV. 品红。(K.)
IV. 品红。(B.A.S.F.)
IV. 品红4128。(B.S. Spl.)

红色色调染剂:
VIII. 鳞红B强化型。(Ber.)
VIII. 鳞红B。(B.A.S.F.)
VIII. 鳞红B。(By.)
VIII. 鳞红(S.C. Ind.)
VIII. 鳞红(M.L.B.)
VII. 藏红花红。(B.A.S.F.)
IV. 俄罗斯红G。(B.A.S.F.)
IV. 俄罗斯红B。(C.)
IV. 俄罗斯红(Ber.)
IV. 俄罗斯红(Uer.)
IV. 俄罗斯红B。(B.A.S.F.)
IV. 俄罗斯红G。(C.)

Page 511

IV. 俄罗斯红(Ber.)
IV. 俄罗斯红R.(By.)
IV. 红衣主教4B.(By.)
VIII. 罗杜林红。(By.)
V. 藏红花G提取物。(C.)
VII. 藏红花BS.(By.)
藏红花G提取物。(Ber.)

适用于染色和着色的酸性混合物
植物鞣制皮革。

橙色2.(M.L.B.)
偶氮黄O.(M.L.B.)
专利蓝V.(M.L.B.)
间苯二酚棕。(Ber.)
环乌头碱提取物。(Ber.)
尼格罗辛105.(Ber.)
酸性棕R.(C.)
印度黄G.(C.)
纯可溶蓝。(C.)
新型酸性棕。(B.S. Spl.)
磷化物。(B.S. Spl.)
吲哚啉。(B.S. Spl.)
酸性棕R.(C.)
偶氮黄R.S.(C.)
萘酚蓝黑。(C.)
间苯二酚棕。(Ber.)
耐光棕G.(Ber.)
萘胺黑D.(C.)
耐光棕G.(Ber.)
环乌头碱提取物。(Ber.)
尼格罗辛105.(Ber.)
耐光棕。(By.)
印度黄R.(By.)
耐光绿蓝色调。(By.)
酸性蒽棕。(By.)
印度黄R.(By.)
耐光绿蓝色调。(By.)
耐光棕N.(B.A.S.F.)
偶氮黄RS.(B.A.S.F.)
浅绿色S.F.(B.A.S.F.)

Page 512

深坚果棕色。(Uer.)
偶氮黄。(Uer.)
酸绿色。(Uer.)
酸棕色。(D.)
克罗塞因橙色。(D.)
棉蓝3R。(D.)
间苯二酚棕色。(D.)
棉蓝3R。(D.)
酸棕色B。(S.C. Ind.)
古巴黄2072。(S.C. Ind.)
酸绿色。(S.C. Ind.)
间苯二酚棕色。(W. Bros.)
古巴黄。(W. Bros.)
酸绿色。(W. Bros.)
萘酚棕色。(Leon.)
柠檬烯A。(Leon.)
酸绿色000。(Leon.)
酸棕色R。(R.H. & S.)
酸黄色。(R.H. & S.)
尼格罗辛晶体。(R.H. & S.)
橙色2。(P.)
黄色oS。(P.)
酸绿色J3E。(P.)
酸棕色。(C.A.)
酸黄色S。(C.A.)
纯蓝色晶体。(C.A.)
间苯二酚棕色。(Ber.)
偶氮酸黄色或环辛胺衍生物。(Ber.)
巴伐利亚蓝DB,或几内亚绿G。(Ber.)
印度黄R。(C.)
酸棕色R。(C.)
纯可溶蓝色。(C.)
浓偶氮酸黄色。(M.L.B.)
固体棕色o。(M.L.B.)
快速蓝色o溶液。(M.L.B.)
青铜酸棕色。(By.)
印度黄R。(By.)
快速绿色蓝色色调。(By.)
酸蒽棕色。(By.)
印度黄R。(By.)
快速绿色蓝色色调。(By.)

Page 513

橙色11号。(B.A.S.F.)
猩红色GL号。(B.A.S.F.)
浅绿色SFYS号。(B.A.S.F.)
偶氮黄RS号。(B.A.S.F.)
酸棕色L号。(B.A.S.F.)
浅绿色SFYS号。(B.A.S.F.)
巧克力色。(Uer.)
酒石黄(B.A.S.F.);或偶氮黄(Uer.)。

适用于染色和着色的基础混合物
植物鞣革用。

俾斯麦棕色M号。(By.)
奥拉明2号。(By.)
亚甲蓝BB号。(By.)
雷奥宁A号。(B.A.S.F.)
维苏维安B2号。(B.A.S.F.)
钻石绿G号。(B.A.S.F.)
俾斯麦棕色O号。(Leon.)
奥拉明2号。(Leon.)
固体绿P号。(Leon.)
强化型俾斯麦棕色(Ber.)
费城黄色R号(Ber.)
孔雀石绿晶体(Ber.)
新型磷黄G号(C.)
金黄素(C.)
新型蓝色B号(C.)
强化型磷黄(F.)
金黄素钻石晶体(F.)
亮绿色晶体强化剂(F.)
俾斯麦棕色GG号(O.)
苯胺黄强化剂(O.)
中性紫色强化剂(O.)
深棕色B号(By.)
奥拉明2号(By.)
翡翠绿晶体(By.)
磷黄3RB号(Ber.)
费城黄色R号(Ber.)
俄罗斯绿36784号(Ber.)
俾斯麦棕色RS号(B.S. Spl.)
肉桂色(B.S. Spl.)

Page 514

孔雀石绿。(B.S. Spl.)
维苏威浓缩剂。(M.L.B.)
金胺浓缩剂。(M.L.B.)
亚甲蓝。(M.L.B.)
库奇棕。(Leitch.)
柠檬黄G型。(Leitch.)
俄罗斯绿3B型。(Leitch.)
俾斯麦棕2B型。(K.)
皮革用黄色染料。(K.)
孔雀石绿晶体。(K.)
金胺。(G.)
棕色R型。(G.)
孔雀石绿。(G.)
金胺O型。(Lev.)
俾斯麦棕R.C.E.型。(Lev.)
亮绿色。(Lev.)
俾斯麦棕Y40型。(R.H. & S.)
金丝雀黄2型。(R.H. & S.)
绿色晶体Y型。(R.H. & S.)
皮革用棕色A型。(S.C. Ind.)
金胺2型。(S.C. Ind.)
皮革用黑色1型。(S.C. Ind.)
皮革用黑色R型。(Uer.)
黄色4803型。(Uer.)
蓝黑色S型。(Uer.)
俾斯麦棕NYY型。(W. Bros.)
肉桂色G型。(W. Bros.)
皮革用棕色375型。(D.)
快速黄色168型。(D.)
甲基蓝G型精细型。(D.)
棕色N型。(D.)
皮革用棕色P型。(D.)
巴黎紫O型。(D.)

铬制皮革。

以下染料适用于铬制皮革的染色。皮革经过鞣制处理后,需以常规方法加入硼砂,然后再在单宁溶液中浸泡以进行固着处理;若需要深色调,则需使用3%的甘比尔提取物和3%的福斯蒂克提取物(重量按……计算)。

Page 515

经过硼砂处理后的皮革适合用于染色;对于浅色皮革,则需使用1.5%的浓度。建议使用甘比尔作为媒染剂。在给皮革上色之前,先对其进行浸渍处理,然后再进行染色,同时向染色液中加入与染料等量的硫酸钠或硫酸钾。以下并非所有能够有效染色的铬制皮革的染料清单,仅作为参考而已。

染色完成后,应使用加入了少量食盐的温水将皮革彻底清洗干净——每3打皮革需加入1磅食盐即可。清洗完毕后,用机器对皮革进行压平处理,如果之前没有进行过此步骤的话,现在就可以进行削皮处理了。之后,将皮革的纹理面朝上平放在木板上,再用甘油和水的混合液擦拭纹理面——3磅甘油溶解在一加仑水中即为合适的浓度。随后,用优质的精炼油、牛油或矿物油给皮革轻轻上油,再将其放入干燥室中。待皮革完全干燥后,将其从木板上取下,每张皮革之间放置一层潮湿的锯末,静置数小时,以便皮革达到适宜的湿度,便于进一步加工。

接下来,应使用机器对皮革进行压平处理,英国的Haley牌、美国的Slocomb牌或Vaughn牌机器都非常适合这一用途(第192页)。压平处理完成后,要在皮革表面涂上一层薄薄的亚麻籽黏液,之后再将皮革晾干,并用以下混合物对其进行处理:将10到15盎司的干蛋清放入1加仑冷水中浸泡4小时,期间不时搅拌,过滤掉不溶性物质,然后加入1加仑牛奶。如果希望皮革的表面光泽能保持两三天以上,可向其中加入少量石炭酸——先将1盎司石炭酸溶解在少量水中,再加入每加仑的混合物中,即为合适的用量。此外,还可以在混合物中加入少量染料。处理完成后,将皮革放入烘干炉中再次晾干,然后涂上两层釉料,再使用相同体积的水稀释后的上述混合物对其进行处理。最后,将皮革轻轻摆放好,从颈部到尾部用木板固定,这样就能形成漂亮的直纹效果。如果釉料过于光亮,可将蛋清溶液的浓度减半。

Page 516

当皮革表面涂上釉料后,需用浸过亚麻籽油且略带湿气的法兰绒布将其擦拭处理,之后即可出售。

适用于铬鞣皮革染色的染料:

棕色系:
间苯二酚棕。(Ber.)
巧克力色。(Uer.)
快速棕色。(BY.)
快速棕色。(Ber.)
新金棕色A.1.(C.)
快速棕色。(B.A.S.F.)
酸性棕色Y.(S.C. Ind.)
酸性棕色B.(S.C. Ind.)
金棕色。(Leitch.)
青铜酸性棕色。(By.)
浅胡桃棕色。(Uer.)
间苯二酚棕。(W. Bros.)
酸性棕色5210.(W. Bros.)
新酸性棕色。(B.S. Spl.)
浅胡桃棕色。(R.)
棕色2Y.(R.)
偶氮磷素。(Uer.)
金棕色Y.(W. Bros.)

黄褐色及黄色系:
柠檬黄。(Leon.)
偶氮黄素RS.(B.A.S.F.)
古巴黄2072.(S.C. Ind.)
磷素替代品。(B.S. Spl.)
浓缩偶氮黄。(M.L.B.)
偶氮黄素。(R.)
金橙色R.(Leitch.)
环烯黄衍生物。(Ber.)
印度黄G.(By.)
姜黄替代品。(W. Bros.)
偶氮黄R.(M.L.B.)
金菲宁G.(Leon.)
印度黄T.(C.)
喹啉黄。(Ber.)
古巴黄。(C.)和(W. Bros.)
印度黄G.(C.)
金黄衍生物。(W. Bros.)
偶氮黄素。(B.S. Spl.)
姜黄黄B.(Leitch.)

Page 517

偶氮黄FY。(R.H. & S.)
橙色4号。(R.H. & S.)
萘酚黄S。(B.A.S.F.)
姜黄黄Y。(Leitch.)
偶氮黄素7032。(S.C. Ind.)
姜黄黄。(G.)
实心黄Y。(Leon.)
实心黄B。(Leon.)
米伦棕G。(Leon.)
萘胺黄3 G。(K.)
橙色GG。(C.)
间苯二酚黄。(Ber.)

绿色系。
浓酸绿。(M.L.B.)
超浓酸绿。(Leon.)
几内亚绿G和B。(Ber.)
浓酸绿扩展剂。(C.)
快速酸绿BN。(C.)
蓝绿素。(G.)
酸绿5677。(W. Bros.)
酸绿(Uer.)
浅绿SF。(B.A.S.F.)
酸绿扩展剂GG。(By.)

紫色和蓝色系。
巴伐利亚蓝DB。(Ber.)
蓝色R。(Lev.)
水蓝TR。(B.A.S.F.)
快速蓝O。(M.L.B.)
水蓝4B。(Leon.)
氰蓝强化剂。(C.)
酸蓝。(C.A.)
酸紫3BN和6BN。(Lev.)

橙色系。
橙色2号,(S.C. Ind.);C号,(M.L.B.);B号,(By.)及(B.A.S.F.)。
橙色A。(Leon.)
橙色G。(R.H. & S.)
庞塞奥氏橙色染料。(Ber.)及(By.)
克罗辛橙色染料。(K.)及(By.)
柑橘绿扩展剂。(Ber.)
阿特拉斯橙色染料。(B.S. Spl.)

Page 518

猩红色与红色。
大多数酸性猩红色和红色染料都能很好地用于铬皮革的染色,相关细节已在上文提及。

黑色。
这类颜色可直接上色,无需使用任何媒染剂。
皮革黑V。(By.)
皮革黑1。(S.C.Ind.)
萘胺黑4B和6B。(C.)
法国黑。(Uer.)
铬皮革黑。(C. & R.)
考马斯黑4BS。(Lev.)
苯胺黑4B。(By.)

钛盐(草酸钾钛酸盐和鞣酸钛酸盐)可与煤焦油染料一起用于铬皮革的染色,相比传统媒染剂具有诸多优势:所形成的颜色更耐光、耐摩擦,色彩更为浓郁,且不易出现“泛色”现象。使用钛盐作为媒染剂时,应先用某种单宁溶液对皮革进行轻微处理,然后再在同一浴液中加入钛盐和染料进行染色,这种情况下只能使用“酸性”染料。如果需要,也可以先用地衣酸作为媒染剂处理皮革,然后再用钛盐处理,之后清洗并染色;由于染色与钛盐处理是分开进行的,因此皮革可以使用酸性或碱性染料。钛盐和地衣酸也可以在同一浴液中一起使用。

山羊皮染色。
在将山羊皮用弱碱溶液清洗后,再用3%的碱性铬明矾溶液处理,最后直接放入染浴中而不需再次清洗,以下染料就能很好地为山羊皮上色。在染浴中,需加入与染料等量的碳酸氢钠。

碱性煤焦油染料。
比斯马克深棕色。(Ber.)
费城黄R。(Ber.)

Page 519

纯磷化氢。(C.)
皮革蓝V。(G.)
皮革棕Y。(S.C. Ind.)
皮革棕A。(S.C. Ind.)
费城棕。(Ber.)

酸性煤焦油染料:
环辛烯染料。(Ber.)
间苯二酚棕。(Ber.)
吲哚染料NN。(B.A.S.F.)
橙色2号。(M.L.B.)
金棕色。(Leitch.)
速干棕。(By.)
偶氮黄R。(M.L.B.)
萘胺黑4B。(C.)
巧克力色。(Uer.)
偶氮黄素RS。(C.)
偶氮磷化氢。(Uer.)
酸性蒽棕R。(By.)
浓酸性绿。(M.L.B.)
酸性棕Y。(S.C. Ind.)
酸性棕B。(S.C. Ind.)
萘胺黑4B。(O.)
深黑色结晶。(C.)
蒽棕R。(By.)
蒽棕GG。(By.)
蒽棕W。(By.)
深坚果棕。(Uer.)
橙色2号。(M.L.B.)

天然染料:
桃木提取物。
苏木提取物。
没药提取物。
黄檀木提取物。
姜黄提取物。

通过将上述钛盐的1%溶液用作媒染剂,再将其直接涂在麂皮上而不进行清洗,即可得到多种色调;这种染色方法最适合在滚筒式中使用。最合适的染料为茜素类染料、雅努斯染料以及各种天然染料。

Page 520

茜素类染料:
茜素黑可制成浅石板色;茜素橙则为亮橙色;茜素蓝为蓝色;偶氮茜素黑为棕红色;偶氮茜素棕为紫红色;茜素红为鲜红色;偶氮茜素蓝为石板蓝色;钴蓝则为黄绿色;偶氮茜素黄为亮黄色;蒽棕为浅棕色;酸性蒽棕G为棕橙色;酸性蒽棕R为暗巧克力色;蒽蓝为淡蓝色;媒染黄为柠檬黄色。

雅努斯类染料:
雅努斯黄G可制成亮橙色;雅努斯黄R为橙红色;雅努斯红为深紫红色;雅努斯深红为带蓝色的紫红色;雅努斯棕R为深红巧克力色;雅努斯蓝B为带蓝色的黑色。

天然染料:
巴木可制成鲑鱼粉红色;没药为暗红棕色;福斯蒂克为亮黄色;姜黄为黄色;巴西木为红棕色;萨潘木为浅坚果棕色;苏木为米黄色;波斯莓为浅橙黄色;茜草为红色;栎树皮为浅橙黄色;库奇木为浅棕色;坎佩切黄为金丝雀黄色;桃木带有淡红色调;迪维-迪维也为米黄色。

Page 521

皮革需在约45°至50°C的染料溶液中浸泡约半小时,之后可根据需要进行轻微的上油处理,最后再将其晾干。除了上述染料之外,经过钛处理后还可以使用多种碱性染料,其中一些染料与钛媒染剂结合后会形成色淀。关于各种颜色对光线的耐久性,可参考Lamb先生发表的重要论文[199];但在许多情况下,颜色的耐久程度会以罗马数字标示在颜色名称之前,I代表最低耐久性,X代表最高耐久性。在相关研究中,约有1500份用煤焦油染料染色的皮革样本被置于光线中,暴露的时间相当于最强烈的夏季阳光下的9天。那些耐久性最差的颜色甚至在第一个“周期”内就完全褪色了,而耐久性最好的颜色则要等到第十个“周期”结束才出现褪色现象。这些前置数字表明了该颜色能够承受多少个这样的“周期”。

Page 522

[199] 《化学工业学会杂志》,1902年,第156页。

Page 523

索引。
冷杉,246
金合欢,288
——阿拉伯金合欢,165
乙酸,154、221、410
乙酸类,154、221、410
——氨基乙酸,61
——己酸,61
——丙酸,61
——琥珀酸,61
——砷酸,26
——天冬氨酸,61
——苯甲酸,29
——硼酸,155、162、221、229
——丁酸,61
——石炭酸,26、295
——碳酸,99、105、161
——铬酸,200
——甲酚酸,29、162
——二没食子酸,295
——鞣花酸,231、296
——鞣花单宁,231、297
——甲酸,154、159、410
——没食子单宁,295
——盐酸,154、157
——乳酸,154、158、221
——亚麻酸,355
——油酸,240、354、360
——草酸,155、221
——氧萘酸,30、163
——高铬酸,200
——原儿茶酸,295
——木焦油酸,154

Page 524

— 水杨酸,28,295
— 硬脂酸,351
— 硫酸,114,154,157,410
— 亚硫酸,23,114,338
— 黄蛋白,67
酸类对皮革的作用,84
— 淀粉酸,61,66
— 用于鞣制液中的酸,20
— 矿物酸,23
— 用于软化皮革,114
丙烯酸,163
脂肪组织,53
Æthalium septicum,10
非洲橡树,257
老化过程,188
鹅掌楸,272
空气的持水能力,426
— 加热成本,428
— 空气过滤器,439
— 空气通道,437
— 空气的重量,428
丙氨酸,61
皮革中的白蛋白,65
白蛋白,56,66
酒精对皮革的作用,83
酒精发酵,13,16
桤木,250
艾伦,366
阿勒颇松,248
Algarobilla,286,293
茜素染料,403
碱类对明胶的作用,89
— 碱类对皮革的作用,84
碱性碳酸盐,138
桤木,250
阿尔索普,313
明矾,159,339,185

Page 525

明矾处理过的皮革,2、4、9
——染色,402
氧化铝,185
——水中的氧化铝,103
——氧化铝皂,352
铝,185
氨基乙酸,61
——相关酸类,61、66
——己酸,61
——丙酸,61
——琥珀酸,61
胺类,173
阿米巴,10
氯化铵,157、159
——硫酸盐,159、184
鞣料成分分析,300、475、482
漆树科植物,269
安德烈亚施,272
安吉卡巴克树皮,293
单宁的酸酐,297
苯胺染料,394
阴离子,80
阿诺吉苏斯树,293
防钙剂,29、157
消毒剂,21
A.O.A.C.方法,300、312、482
夹竹桃科植物,279
所多玛的苹果,261
阿拉塔,269
石南属植物,279
阿奇布特和迪利,95
越橘属植物,279
砷,26
——相关制剂,39、42
——砷石灰,194
——硫化物,139、142
亚砷酸,26

Page 526

天冬氨酸,61
鳞果木,279
美国官方农业化学协会,300、312、482
大气压力,422
分子间的吸引力,74
酸的亲和力,81
偶氮染料,399
巴布拉赫,289
巴布尔树,165、228、288
侵蚀芽孢杆菌,175
细菌,14、15
——需氧菌与厌氧菌,471
细菌过滤器,469、472
——细菌产生的产物,18、19
糠秕菌,166
巴达米尔树皮,282
袋式制革法,235
红树树皮,283
分析平衡,310
栏杆柱,285
巴利-巴比兰,288
香脂果属植物,286
带状切割机,384、387
班克西亚属植物,268
带刺铁丝造成的划痕,43
氯化钡,391
——硫酸钡,142
树皮,243、244
树皮加工厂,316、452
重晶石,390
碱性铬液,211、241
——碱性铬盐,187、199
Bast材料,243
Bastin材料,244
木屑,463

Page 527

— 染色剂,176
拍打处理,8、19、152、170、233
— 水对拍打处理的影响,107
鲍杜安试验,365
熊果,279
贝克尔,172、174
贝达坚果,282
蜂蜡,371
甲虫对皮革的破坏,42
“钟形”磨坊,317
皮带,450
苯,295
苯甲酸,29
贝尔纳丁,242
槟榔,248
桦树,250
桦木科植物,250
重铬酸盐,201
比埃尔纳基,21
蓝莓,280
白桦树,250
— 白桦树焦油,32
小檗,266
亚硫酸盐,25、338
双缩脲反应,67
黑色染色,398、399、413
布勒纳尔,57
血白蛋白,337
开花现象,231、297
蓝色背衬处理,217
镶板工艺,233
锅炉结垢,99、101
沸点,75、421
骨油,62
用于装订书籍的皮革,234
硼铝酸盐,155
硼砂,156、216

Page 528

博格曼,181
硼酸,156
瓶式鞣制法,235
布尔乔亚人,57
布拉比乌姆,268
浸渍剂,166、195
品牌,43
巴西木,287、413
皮革的断裂强度,451
品种对皮革的影响,45
砖窑,455
用盐处理皮革,38
鞣料块,464
青铜色处理,395、404
布伦顿,61
布鲁斯卡,272、280
刷子制造机,226
水牛皮,378
“水牛”处理法,129
伯恩斯与赫尔,163
布特亚树,285
丁酸,61
拜尔索尼玛属植物,269
C. T.贝特,163
硫酸钙,140
单宁含量的计算,314
小牛皮,189
卡路里,422
形成层,243
樟脑,31
卡奈格雷,264
——其根的提取方法,348
石炭酸,26、295
碳化物,28
二硫化碳,30
碳酸,99、105、161

Page 529

羧基,295
卡尔的分解剂,319
卡特的分解剂,319
卡斯卡洛特,286
酪蛋白,68
肉桂,235、287、299
栗属植物,251
桉树,249
儿茶素,298
儿茶酚,295
——鞣剂,234、295
儿茶,277、289
强碱,22
——苏打,114、136
卡瓦林,202
卡瓦洛,285
塞比尔,293
细胞,10
纤维素,12
摄氏温度计,481
离心泵,458
木麻黄属植物,283
链式输送机,325、453
山羊皮,9、378
——染色,496
山羊皮处理工艺,369、378
化学除垢法,153
谢奈利尔蒸发器,424
栗子,251
——橡木,254、263
——木材提取物,222、231
水中的氯化物,104
软骨素,63
铬铝酸盐,201
——黑色染料,402
——复合鞣剂,215

Page 530

— 铁矿,200
— 皮革,4、9
— 用于皮革染色的染料,494
— 制革用化学品,200
铬酸,200
铬,185、200
丘尔科树皮,280
克拉克,95
克莱斯坦瑟斯属植物,293
煤焦油,29、163
— 用作染料的煤焦油,394
可可洛巴属植物,267
椰子,249
扇贝,45
金雀花属植物,285
咖啡磨坊,317
科恩溶液,177
胶体,77、396
色彩理论,416
— 色彩的测量,479
着色剂,299
原色,416
— 间色,416
— 复色,416
复合制革法,4、236
使君子科植物,280、293
提取物的浓缩,339
混凝土矿井,455
锥形磨坊,317
针叶树,246
结缔组织,50
康诺卡普斯属植物,283
接触式沉淀床,472
输送机,325、327、453
水中的铜,104
— 硫酸铜,26
桑黄科植物,277

Page 531

科里亚里亚,272,277
皮革,46
科里因,64
软木,244
软木形成层,243
栓皮栎,257
腐蚀性升华物,25
红柯蒂吉亚,248
库佩鲁斯,277
杂酚油,28
克里奥林,28
杂酚酸,29,162
冠皮,381
结晶,77
晶体物质,77
杯状花序植物,251
库尔蒂多尔树皮,280
库鲁皮树皮,293
古特奇,289
角质层,46
皮肤,46
圆柱形油类,100
丹麦手套革,236,238
杜鹃花属植物,267
杜鹃花科植物,267
提取物的脱色,337
硬度等级,94,105
脱脂,368,380
“脱脂剂”,370,385
用酸去除石灰质,154
用洗涤法去除石灰质,154,160
德洛夫,242
变性盐,23
丹尼斯,163,211
去酸处理,91
脱毛,7,54,119

Page 532

由幼虫和甲虫造成的损耗,91
真皮层,46
狐皮蠹,42
“恶魔分解剂”,318
葡萄糖,16
重氮化合物,399
没食子酸,295
扩散作用,78
迪佩尔油,62
盘式研磨机,317
消毒剂,21,474
分解剂,318
解离作用,85
蒸馏后的油脂,359
迪维-迪维,285
贾夫特,263
码头,264
狗粪,174,179,181
“狗皮”,197
东戈拉,197
——仿制品,241
——皮革,236,239
多恩博斯,293
浸渍发酵法,19
浸渍处理,8,20,152,166,195,233
镰果树,285
皮革鞣制工艺,232
——皮革,8
油脂干燥设备,363
填充鼓袋,388
击鼓,234
鼓,117
干燥的兽皮,110
干燥对皮革的影响,112
——兽皮,41
——皮革,424
——烘干炉,308

Page 533

— 房间数量,431间
— 全皮制成的产品,232件
风干盐处理的皮革,110件
— 盐处理工艺,38
Dschigh dschighe,286
复鞣工艺,386
防尘处理,325
染料测试,419
铝处理后的皮革染色,402
— 铬处理皮革,403、493
— 大陆式染色法,408
— 染色过程中的缺陷,404
— 在滚筒中染色,408
— 在搅拌器中染色,407
— 在托盘上染色,406、408
— 山羊皮制品,196件
— 油处理皮革,404件
— 产品挑选,409
— 染色相关理论,396
酸性染料,395、412
— 碱性染料,395、411
— 适用于皮革的染料清单,486及以后页码
— 染料制造商名单,485
— 用于皮革染色的混合染料,491
— 木材类染料,412
Earp, W. R.,143
东印度群岛的皮革,235、238、241
Eberle,212
边缘固定用石块,316
废水处理,467
卵白,67
— 蛋黄,68、393
Eglinton制革公司,203
埃及皮革,2
烧灼处理,390
Eitner,105、109、112、114、131、168、205、212、216、252、366、382、392

Page 534

埃兰兹博斯赫斯,293
弹性纤维,53,69
电动驱动,449
电解质,79
电解离,79
象草属植物,293
鞣花酸,231,297
鞣花单宁酸,231,297
乳化作用,240
酶,15,16,171,173
表皮,46,68
上皮组织,46
— 上皮细胞,13
立毛肌,50
杜鹃花科植物,279
“埃罗丁”,174
刺果植物,293
精油,31
桉树,284
尤德明,27
大戟科植物,293
蒸发,421
— 用于分析,307
— 真空蒸发,423
蒸发器,雅里安型,339
常绿橡树,256
皮革的关税,3
提取的最佳温度,344
液体提取物分析,301,305,475,476,477
固体提取物分析,301,305,476,477
提取物的应用,342
颜色褪色现象,405
法里昂,61
法勒氏培养基,116
布莱克曼风扇,428,430,434
— 卡佩尔风扇,437

Page 535

— 离心式,437、439
— 用离心式方法进行干燥,433
— 螺旋式,430、434、437

脂肪,461、462
— 脂肪细胞,52
— 脂腺,48
— 脂质处理,217、237、239、393
— 脂质产品,100
— 酿造皮革用的脂质,1、4

油脂,350
— 油脂的溶剂,353

液态脂肪酸,354
— 饱和脂肪酸,354
— 不饱和脂肪酸,355

毛皮贸易,34

发酵,13、15

三氯化铁,86
— 其盐类,198

氰化亚铁,339

亚铁盐,198

纤维束,50

弹性纤维,53

原纤维,50

菲拉奥树皮,249

过滤法,311、478

用于分析的过滤,307、477、483
— 污泥的过滤,470

“细毛处理”,180

皮革表面处理剂,401

火灾保险,325

鱼油,368

剥皮,42

去肉,8、146
— 用于去肉的机器,147

去肉后的产物,461

弗吕基格与汉伯里,277

氟化物,26

Page 536

“脚”,356
甲醛,30,380
福尔马林,31,380
甲酸,154,159,410
弗里辛,378
紫红色植物,284
福克辛,395
真菌,15
福萨努斯,267
瘿橡树,261
单宁酸,295
瘿瘤,261,280
甘比尔,222,231,277
——提取方法,349
Garcinia属植物,293
内燃机,449
——石灰,141
气态物质,74
高尔泰里亚属植物,251,373
明胶,56,58
——细菌对明胶的作用,61
——明胶的分析,57
——明胶的化学组成,57
——明胶的分解,60
——明胶的测定,59,60
——明胶的性质,58
——明胶的反应,62
——明胶的膨胀现象,82
格莱瑟磨坊,318
玻璃状层,50,398
上釉,418
球蛋白,67
格洛比格,17
手套树,194
葡萄糖,13,16,177,390
胶水,461

Page 537

胶水,461
黏合剂,56、58
甘油,351
“金勺子”,269
——棕褐色树皮,248
淋病,264
谷物,233
——“拉制法”处理,228
——分层结构,51
——显微镜观察,52、55
——纹理特征,52
各种皮革的颗粒,52
石榴科植物,285
油脂的回收,462
——油脂的精炼,463
油脂类物质,357
“绿色皮革”,197、239
格雷维利亚属植物,268
格里菲斯,231
研磨机械,452
——样品,303、476
接地处理,189
鸟粪,177
橡胶树,284
胶粘处理,20
丁香科植物,293
古纳拉属植物,284
古纳拉科植物,284
甘氨酸,61
甘醇,61
血木,286
头发,68、460
——毛球结构,49
——毛鳞片,48、49
——毛发肌肉,50
——毛囊,49

Page 538

— 结构与生长,47
手工填充,386
处理剂,221
硬度测定,94
— 对染色过程的影响,100
— 对鞣制过程的影响,98、105
— 水的硬度,93
哈里森,273、473
豪夫,157、162、163
愈合,203
热容量,422
— 蒸发过程中消耗的热量,423、428
— 熔化冰块时所需的热量,423
— 通过管道传递的热量,432
— 通过墙壁散失的热量,431
— 热量的度量,422
— 煤燃烧产生的热量,423
用热水加热,442
— 用蒸汽加热,432、436、440
石南花,268
石南丛生地,279
赫纳,94
海因策林,203
赫尔维蒂亚皮革,381
半科林,60
铁杉树皮,222
蜂蜡,179、181
亨利,95
“山核桃”树皮,291
皮革纤维的分析,57
— 市场情况,33
— 皮革加工厂,117
— 皮革粉末,310、312、479、484
— 过滤装置,311、478
— 镀铬处理的皮革,313、483
高速机械,451
霍夫迈斯特,56、57、60

Page 539

霍尔布鲁克系统,331
霍尔登脂肪,359
角状结构,464
角状凹陷处,464
有角的构造物,50
马脂,357
——马肉,177
——马脂的效用,423
赫鲁沙乌,214
壳层,163、165
胡梅尔,203、250、285
亨特,188
透明层,50、176、398
盐酸,86、154、157
氢化萘酚,30
牛皮下组织,43
亚硫酸钠,204
菌丝,14
I.A.L.T.C.方法,300、311、475
冰的熔化所需热量,423
冬青属植物,256
不相溶的液体,76
英加树,293
墨水,402
“无害的”,143
国际皮革贸易化学家协会,300、311、475
液体的内压,76
转化酶,16
碘值,353
电离压力,81
离子,80
铁明矾,199
——树皮中的铁明矾,284
——黑色物质中的铁明矾,398、413
——水中的铁明矾,102
——铁明矾造成的污渍,22、38

Page 540

— 制革厂,198
伊扎尔,28
贾姆罗萨树皮,282
日本人,355
杰耶液,28
果冻,77
詹森,241
琼斯制肉机,148
杜松,248
卡斯平皮革,380
凯斯,289
卡特莱纳,301
阳离子,80
肯特,236
角蛋白,14、56、68
朱砂橡树,258
小牛皮,9
千克,481
浸泡处理,113
凯尔达尔法,70、179
克莱姆,381
克纳普,74、188、199、202、210、382
克诺珀恩,262
结节状树木,268
科赫,251
科纳尔,82、91、283
克拉梅里亚,269
蕾丝皮革,197
乳酸,154、158、221、410
— 发酵过程,18
羊肉,218、273、405、485
土地过滤,470
羊毛脂,359
羊毛皂,218
落叶松,247

Page 541

云杉属,247
樟科植物,267
层次结构,222,231
渗滤作用,329
浸出过程,328
铅基漂白剂,399
— 在水中的应用,104
皮革工业实验手册,5
豆科植物,288
莱德根脱毛机,145
扁柏属植物,269
白千层属植物,268
亮氨酸,61
白珠树属植物,268
左旋糖,16
莱科维奇,366
利茨曼,382
L.I.L.B.,5
百合科植物,248
石灰,21,120
— 对皮革的影响,125
— 石灰的分析,124
— “有效”石灰含量,125
— 石灰的燃烧,121
— 石灰液的分析,143
— 石灰中的杂质,127,455
— 使用量,129
— 石灰在水中的溶解度,123
石灰的年龄,130
— 细菌在石灰中的作用,134
— 使皮革变厚,133
石灰处理,126
— 皮革中物质的损失,132
— 普尔曼处理法,137
— 羊皮的处理,34
— 温度对石灰处理的影响,129

Page 542

亚麻酸,355
利波维茨,59
液体输送管道,456
物质的液态,74
液体储存罐,332,457
— 液体槽,333,457
升,481
没药,286,413,398,401
洛克普特林吉乌姆,269
润滑,453
卢夫金教授,142
淋巴细胞,10
来苏尔,28
麦克法迪恩,61
茜草,239,277
洋紫荆,290
品红,395
氧化镁,95
金虎尾属植物,269
金虎尾科植物,269
锰,185
芒果树,277
红树,283
芒果,277
山竹,293
红树林,283
— 树皮的提取,348
曼格鲁塔,269
市场用皮革,33,108
“标记”,406
— 皮革的重量,33
沼泽迷迭香,268
马瑟与普拉特,97
淡紫色,394
梅纳德,114
酒类的“陈化处理”,82

Page 543

酒的柔和度,229
氯化汞,25
— 溴化物,26
焦亚硫酸钠,25、114、160
计量器,481
度量制,481
摇奶器,313
米隆试剂,67
样品研磨机,303
研磨机的结构,452
— 研磨机的构造,316
含羞草,231、290
— 提取方法,346
含羞草科植物,288
矿物酸,23
莫埃隆,368、380
制革材料中的水分,314、315、479、482
分子,74
媒染剂,238
媒染剂类物质,398
霉菌,14、15、20
山茱萸,285
黏液层,47
泥浆,102
约翰·穆尔,141
多效系统,342、423
蒙克维茨,145
骨骼肌,53
木霉,14、20
蜡梅属植物,250
蜡梅科植物,250
没药树,231、280、293
— 研磨设备,322
— 提取方法,345
桃金娘科植物,284
桃金娘属植物,284

Page 544

楠西特,269
萘磺酸,29
萘酚类,29
纳乌克莱亚,277
内布-内布,289
内斯比特漂白法,161
“中和”铬制皮革,216
尼胡尔,104
水中的硝酸盐与亚硝酸盐,104
氮含量测定,70
“非单宁类物质”,310、478、483
核仁,11
细胞核,11
橡树皮,222、253
——提取方法,344
——橡树枝条,244
橡木,254
——提取物,222、231、256
橡树,252
奥诺特拉属植物,284
油脂:北极鳕鱼油,371
——桦树油,372
——黑桦树油,373
——煮熟的亚麻籽油,363
——宽吻海豚油,371
——蓖麻油,353、355、360
——鳕鱼肝油,365
——棉籽油,364
——蛋黄油,393
——从脂肪中提取的油,463
——鲱鱼油,368
——日本鱼油,368
——亚麻籽油,362
——鲭鱼油,367
——牛脚油,358
——橄榄油,359

Page 545

— 波吉,367
— 俄罗斯,372
— 檀香,373
— 沙丁鱼,368
— 萨斯弗拉斯,373
— 海豹,367
— 芝麻,364
— 鲨鱼肝,366
— 碳酸氢钠,368、380
— 精子,353、371
— 海峡,367
— 三冠花,367
— 土耳其红,361
— 凡士林,375
— 鲸鱼,367
— 冬青,373
咖喱中的油脂,384
— 被吹干的油脂,355、361
— 干燥型油脂,353
— 精油类油脂,350、372
— 固定型油脂,350
— 润滑型油脂,453
— 矿物性油脂,374
— 不会干燥的油脂,353
— 树脂类油脂,376
— 易挥发的油脂,372
油酸,240、354、360
奥莱因,359
油酸硬脂醇,356、359
报春花科植物,284
一次镀铬工艺,211
有序发酵剂,15
皮革制造的起源,1
渗透压,78
奥西里斯,267
卵子的发育,46
草酸盐,159

Page 546

草酸,155,221
酢浆草科,280
酢浆草,280
氧萘酸,30,163
奥佐克瑞特,376
帕尔,57,62,66
佩斯勒,56
配对,407
帕尔默,A. N.,167
帕尔默,T.,176
棕榈树,245
棕榈属植物,248
胰酶,172
脂肪组织,53
蝶形花科,285
石蜡,375
多聚甲醛,31
副肽,66
实质细胞,243
帕克,J. G.,162
帕克,C. E.,455
乳头状结构,51
“分压”,76
佩佩伊,293
佩恩与普尔曼,137
泥炭水,106
青霉,14
胃蛋白酶,171
肽,60,61,62
栖息,188
高铬酸,200
珀金,250,394
——与艾伦,276
——与冈内尔,269
永久硬度,100
鳄梨属植物,267

Page 547

“波斯人”,235、287、299、365
苯酚,26
——用于去除锈迹,162
酚类物质,295
酚酞,155
韧皮部,243
菲洛巴芬,231
邻氯间苯二酚,295、297
磷酸盐,159
叶下珠属植物,293
鳞毛蕨属植物,248
腌制,23、89、187
鸽子粪便,178
皮兰格,290
松树,246
管道的布置,436、440
——管道产生的热量,432
豆科植物,293
开心果,269、272
果核的结构,454
印度木炭的石膏固化处理,39
折叠工艺,407
铅蓝属植物,268
罗汉松属植物,248
毒常春藤,274
远志科植物,269
多基因决定的颜色,399、403
蓼科植物,264
蓼属植物,266
多硫化物,165、211
“多硫酚”,139
石榴,285
杨树,264
波普,172、174
瓷器上的标记,304
波特-克拉克法,98
重铬酸钾,201

Page 548

— 水合物,136
委陵菜属,285
沉淀池,468
普雷勒,381
压榨浸出法,330
“刺痛感”,169
原始皮革制造工艺,1, 73
印刷术,418
山龙眼科植物,268
普罗克特,203
普罗克特的提取剂,306
金合欢属植物,286
山龙眼属植物,268
原儿茶酸,295
原生质,10
伪足,11
翅果木属植物,285
普洱茶,8, 19, 152, 170, 233
滑轮,450
“向下拉”的动作,157
普尔曼,380
普尔曼的石灰处理法,137
脉动计,459
泵,457
石榴属植物,285
腐败作用,15, 19
腐烂浸泡法,113, 137
普茨博士,69
邻苯二酚,295
— 制革用物质,234
— 单宁,295
木质素酸,154
吡咯,62
梨属植物,285
奎布拉乔树,231, 269, 277
— 树木的提取物,347

Page 549

槲皮素,263
栎属植物,252
生石灰,122
拉比诺维奇,17
生皮,381
雄黄,142
光照导致的皮革变红现象,405
“红色系列”,231、297、339
赖默,58、64
树脂,376
马尔皮基网,47
拉坦尼,269
红树科植物,283
漆树属植物,270
带子,381
花斑马,235
罗莱特,64
轧制机,224
罗马皮革,2
蔷薇科植物,285
松香,376
整形处理,151
罗夫,261
茜草科植物,277
酸模,264
鲁斯玛,139
“俄罗斯”皮革,251
沙巴尔树,248
酵母菌,14、20
糖酵母,15
鞣制过程,398
杨柳科植物,263
水杨酸,28、295
唾液中的颗粒,10
沙生柳,238、263
山柳,239、264

Page 550

所罗门,178
盐,22
——以及酸类对明胶的作用,88
——染色剂,22、38
盐类对皮革的作用,84、92
盐渍皮革,109
盐处理,35
采集制革用材料,301、475
——相关工具,301
檀香科植物,267
皂化反应,351
苏木,287
饱和溶液,77
虎耳草科植物,280
席林,62
希尼亚,272
辛努斯树,270
施梅伊亚磨坊,318
舒尔茨,178
舒尔茨,A.,203、204
——杰克逊,S.,112、454、456
舒岑贝格,57
水仙花,248
红皮植物,248
打磨处理,384
——相关机器,384
筛选制革用材料,323
刮擦处理,180
海薰衣草,268
西格雷夫-贝文顿干燥机,438
海滨葡萄,267
调味料,418
皮脂腺,48
半凝集剂,60
半透膜,78
番泻叶,288
隔膜,14

Page 551

化粪池,472
沉淀池,468
污水,467
——净化处理,468
轴类部件,448、450
振动法,312、483
削皮,384
——机器,384、386
——磨坊,323
羊皮,34
虫胶釉,401
静音式喷射装置,334、343
水中的硅酸,104
银冷杉,246
斯肯斯,272
皮肤结构,46
铝处理后的薄片,197
斯库奇,462
石灰的消解,122
斜纹织布机,192
污泥,470
烟熏皮革,2
蛇草,266
斯诺巴尔树皮,248
浸泡与清洗,7
——皮革的浸泡与清洗,108
——用烧碱进行清洗,114
肥皂,351
——冷加工法生产肥皂,352
肥皂测试,94
艺术协会,234
水中的苏打,103
焦亚硫酸钠,155
——碳酸钠,139
——水合物,136
——硅酸盐,216
——硫酸盐,23、41

Page 552

— 硫化物,114,139
— 硫代硫酸盐,204,213,216
鞋面皮革鞣制,220
固溶体,83,396
— 物质状态,74
液体的溶解度,76
溶液压力,76,78
可溶性苯基,28
山楂属植物,285
酸化处理,410
用过的鞣剂,329,464
— 鞣剂的分析,480
鲸蜡,371
分裂作用,384
喷淋装置,446
— 浸出过程,336
云杉,246
喷射作用,20,353,355,390
海扇,248
着色,415
— 适合用于着色的染料,486,491
硬水引起的污渍,99
— 对鞋面皮革的污染,227
支撑装置,188
— 相关机器,192
锈蚀现象,34
斯坦霍普,98
静电,268
蒸汽机,423,433,448
— 相关指示器,449
— 蒸汽泵,457
— 蒸汽捕集器,442
硬脂酸,351
硬脂精,351,359
硬脂精釉料,401,415
斯滕豪斯,296
灭菌处理,18

Page 553

Stinco,272
Stippen,109
Stocking,180
Stocks,116
— 用于去毛,145
石细胞,245
— 池穴,454
打击,223
— 机器式打击装置,223
多丝状树皮植物,284
皮肤的结构,46
填充物,386
— 鼓形填充物,388
Sturtevant干燥机,438
汗腺,49
糖灌木,268
硫酸钠,23
水中的硫酸盐,104
硫化钠,34、132、139、165
硫化物,139
二氧化硫,23
— 在铬制皮革中的应用,216
磺化油,361
硫酸,114、154、157、410
亚硫酸,23、114、338
漆树,234
— 开普漆树,267
— 提取方法,347
— 法国漆树,277
— 西西里漆树,270
— 威尼斯漆树,276
美洲漆树,273
漆树制品,410、411
过饱和溶液,77
表面张力,76
背带,221、227、232
悬浮石灰池,128

Page 554

天鹅,202
汗腺,49
— 汗腺窝,119
出汗,1、19、34、119
瑞典手套皮革,236、238
肿胀,82、84
牛脂,356
— 鱼类牛脂,368
柽柳,272、280
柽柳科植物,280
塔姆伍德,269
棕榈油作为燃料,464
— 用于燃烧的炉子,464
— 棕榈油压榨设备,467
塔内卡希树皮,248
坦哈迪树皮,287
罐体废弃物,141
制革厂的建设,445
— 扩建,447
— 火灾风险,446、452
— 场地选择,444
单宁着色剂,397
— 材料与提取方法,305
— 取样方法,302
“制革很重要”,311、478、483
单宁,242、294、397
— 病理性单宁,298
— 生理性单宁,298
塔里豆荚,286
酒石酸催吐剂,411
脱灰处理,191、196
温度,422
— 在浸出过程中的作用,343
暂时性硬度,94、154、411
滕加赫树皮,283
特里豆荚,286

Page 555

Terminalia,280
Terra japonica,277
Thann树,282
嗜热细菌,17
Tinian松,249
染色度计,315,479
钛,185,218,411,495
Tjamara laut,249
修剪,406
Tormentilla,285
Torula,14
“总可溶性”物质,307,477,478
糖浆,177
三甲醛,31
Trimble,263
三氧甲基,31
胰蛋白酶,171,172
Tsuga,246
管式渗滤器,331
Tugwar,293
火鸡橡树,255,256
——红油,217,240
Turwar树皮,235,287
塔式干燥机,439
两浴法镀铬工艺,204,213,216
酪氨酸,66
去毛,7,54,143
——相关机器,144
无组织发酵物,15,16
废酒分析,480
Vacciniæ,280
越橘属植物,280
液泡,13
真空烤箱,308
——相关容器,342
Valdivia皮革,267

Page 556

瓦洛尼亚,222、231、258
— 提取,345、346
阀门,457
— 用于酒液输送系统,333
范·蒂格姆,243
蒸汽压,75、421
凡士林,375
沃恩脱毛机,145、148
植物鞣制皮革,2、3
气体分子的速度,75
通风与加热,429
— 向下通风,440
费尔贝克与佩克霍尔特,310
振动,452
卵黄蛋白,67
葡萄属植物,272
冯·赫内尔,242
— 施罗德,56、129、134
瓦格纳,298
皱纹,43
沃德,H.马歇尔,243
清洗轮,108、118、180
— 用于去毛,145
皮革的清洗,108、111
废液,467
冷凝水,442
— 硬度,93
— 杂质,93
— 烤箱,308
— 软化处理,95、101
软木塞,290
蜂蜡,371
— 巴西蜡,372
— 巴西棕榈蜡,372
— 日本蜡,372

Page 557

— 矿物,374
— 石蜡,375
蜡类,350、353、370
— 液态蜡,350、353、371
弱纹理,108
用于分析的称重,304
魏曼尼亚属,280
魏斯克,63
“湿球温度计与干球温度计”,426
“白树皮”,293
— 皮革,197
— 或胶质纤维,50
— 冷杉,247
威切洛与特布特,241
野杏仁,268
威廉姆斯专利粉碎机,320
柳树皮,238
柳树,263
威尔逊,223、224、440
风,427、439
风蚀孔,459
伍德,J. T.,166、171
羊毛脂,358
毛状树,284
“加工过程”,180
黄蛋白酸,67
亚里安蒸发器,339、424
酵母,12
多种酵母,15
黄色纤维,53、69
蛋黄,68
约克郡油脂,359
尤尔,231
幼发,144
氯化锌,26

Page 558

— 硫酸盐,26,159
佐利克弗尔,160
酶,15,16,17,61,296

伦敦:由威廉·克洛斯父子印刷有限公司印刷,地址为西区大风车街,以及东南区的公爵街、斯坦福德街。

Page 559

誊写者备注:

对于那些不一致或不合常规的拼写、连字符使用方式等(包括在人名及非英语单词中),除非另有说明,否则均予以保留。原文中没有图17。第199页:“It must be distinctly understood ...”——原文缺少结尾的括号。第223页:……“图29中所显示的三角形截面工具”,实际上应参考图27(或30)。第267页:“kruppelboom”应改为“kreupelboom”。

所做的修改:
脚注、插图和表格已被移至正文段落之外。以下术语已统一为标准形式:C. T. bate及C.T. bate改为C.T. bate(cole-tar);c.c.及cc.改为c.c.(立方厘米);Liége及Liè改为Liè;Pullman及Pullmans改为Pullman;Huxham and Brown及Huxham and Browns改为Huxham and Browns;Kjehldahl及Kjeldahl改为Kjeldahl;Körner及Koerner改为Koerner。为便于理解,文献引用中的“Ibid.”已被替换为实际的标题缩写。一些明显的细微印刷错误已悄悄更正;法语和德语单词中的重音符号则未作更改或添加。第40页:“在重新续期时……”改为“在续期时……”。第64页:“Chrondrin”改为“Chondrin”。第74页:“Die Natur und Wesen ……”改为“Natur und Wesen ……”。

Page 560

第139页:Na₂S,9OH₂改为Na₂S·9OH₂
第248页:删除了“... by cork”之后的脚注引用标记(原书中并无该脚注)。
第252页:……所含着越多的着色剂……改为……所含着的着色剂越多……
……
第253页:……树皮的质量就越好……改为……树皮的质量越好。
第272页:Ailantus gladulosa改为Ailantus glandulosa
第310页:Verbeck改为Verbeek
第329页:……如图86所示改为……如图77所示
第361页:Benedict改为Benedikt
第400页:Claus and Ree改为Claus and Rée
第429页:44°3 F.改为44·3° F.
第451页:公斤/平方厘米 × 14·22 = 磅/英寸改为公斤/平方厘米 × 14·22 = 磅/平方英寸
第486页:Acid green B.B.改为Acid green BB.
第501页:Blue-backing改为Bluebacking
第507页:草酸,页码155已更正
第508页:Pay-pay改为Paypay;Phylocladus改为Phyllocladus;Protacæ改为Protaceæ
第509页:Schutzenberger改为Schützenberger
第512页:关于酶的条目,补充了页码17、61、296
索引:部分条目已移至正确位置。

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*** 古腾堡电子书项目《皮革制造原理》结束 ***

后续更新的版本将取代旧版本,旧版本将会被重新命名。

由于这些作品并非受美国版权法保护,因此没有人拥有其美国的版权,所以该基金会(以及您本人!)无需获得许可、也无需支付版税即可在美国复制和分发这些作品。本许可证的“通用使用条款”中规定了相关规则,旨在保护古腾堡项目及其商标。古腾堡是一个注册商标,如果您对电子书收费,则不得使用该商标,除非遵守商标许可条款,包括为使用古腾堡商标而支付相应的版税。如果您不收取任何费用来提供这些电子书的副本,那么遵守商标许可条款就非常简单。您可以将此电子书用于几乎任何用途,比如创作衍生作品、撰写报告、进行表演或研究。古腾堡电子书可以被修改、打印并免费分发——对于那些不受美国版权法保护的电子书,您在美国几乎可以随心所欲地使用它们。不过,再分发这些作品时仍需遵守商标许可条款,尤其是商业性再分发行为。

开始:完整许可条款

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完整的古腾堡计划™许可证
在分发或使用本作品之前,请务必阅读此内容。

为维护古腾堡计划“推动电子作品自由传播”的宗旨,通过使用或分发本作品(或任何与“古腾堡计划”相关的作品),您即同意遵守随该文件一同提供的、或可在www.gutenberg.org/license网站上查到的完整古腾堡计划许可证中的所有条款。

第1节:古腾堡计划电子作品的通用使用条款及再分发规则

1.A. 通过阅读或使用本古腾堡计划电子作品的任何部分,即表示您已阅读、理解并同意接受本许可证以及相关知识产权(商标/版权)协议中的所有条款。如果您不同意遵守这些条款,则必须停止使用,并归还或销毁您所拥有的所有古腾堡计划电子作品副本。如果您为获取某份古腾堡计划电子作品或访问权限而支付了费用,且不同意受本协议条款的约束,可根据1.E.8段的规定向您付款方申请退款。

1.B. “古腾堡计划”是一项注册商标。只有那些同意遵守本协议条款的人才能在其电子作品上使用该商标或以任何方式将其与电子作品关联起来。即便不遵守本协议的全部条款,您仍然可以对大多数古腾堡计划电子作品进行某些操作,详情见下文的1.C段。如果您遵守本协议条款并协助确保未来人们能够继续免费获取古腾堡计划电子作品,那么您就可以对这些作品进行更多操作,详情见1.E段。

1.C. 古腾堡计划文学档案基金会(简称“该基金会”或PGLAF)拥有这些作品的汇编版权。

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古腾堡计划电子作品集。该集合中的几乎所有作品在美国都属于公共领域作品。如果某部作品在美国不受版权法保护,且您位于美国境内,只要删除所有与古腾堡计划相关的标识,我们便不会阻止您复制、分发、展示该作品或基于它创作衍生作品。当然,我们也希望您能遵守本协议的条款,通过免费分享古腾堡计划的作品来支持其推动电子作品自由获取的宗旨,从而让“古腾堡计划”这一名称继续与这些作品联系在一起。您只需在免费与他人分享这些作品时,保持其与附带的完整古腾堡许可证相同的格式,即可轻松遵守本协议条款。

1.D. 您所在国家的版权法同样决定了您可以对这些作品做些什么。大多数国家的版权法都在不断变化中。如果您不在美国境内,在下载、复制、展示、表演、分发或基于这些作品或任何其他古腾堡计划作品创作衍生作品之前,请先了解您所在国家的法律以及本协议的条款。对于美国以外的其他国家的作品,该基金会不对它们的版权状况作任何声明。

1.E. 除非您已删除所有与古腾堡计划相关的标识:

1.E.1. 每当有人访问、展示、表演、查看、复制或分发任何古腾堡计划作品的副本时(即任何标有“古腾堡计划”字样或与“古腾堡计划”相关的作品),都必须显著地显示以下句子,同时提供通往完整古腾堡许可证的直接链接:

本电子书可供美国及世界其他大部分地区的任何人免费使用,几乎没有任何限制。您可以根据随附的古腾堡计划™许可证条款来复制、赠送或重新使用它。

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您可以在www.gutenberg.org上获取这本电子书或在线阅读它。如果您不在美国,那么在使用该电子书之前,必须先了解您所在国家的法律规定。

1.E.2. 如果某部Project Gutenberg电子作品源自不受美国版权法保护的文本(且没有注明该作品是经版权所有者许可而发布的),那么可以无需支付任何费用即可将其复制并分发给美国的任何人。如果您重新分发此类作品,或者让他人能够访问这类作品,并且作品中出现了“Project Gutenberg”字样,那么您必须遵守1.E.1至1.E.7段中的规定,或者按照1.E.8或1.E.9段的要求获得使用该作品及Project Gutenberg商标的许可。

1.E.3. 如果某部Project Gutenberg电子作品是经版权所有者许可而发布的,那么您的使用和分发行为必须同时符合1.E.1至1.E.7段的规定,以及版权所有者所规定的其他条款。所有经版权所有者许可而发布的作品,其相关的附加条款都会链接在本书开头的Project Gutenberg许可证中。

1.E.4. 不得删除或移除本作品中的完整Project Gutenberg许可证条款,也不得删除或移除包含本作品部分内容的文件,或是与Project Gutenberg相关的其他文件的相应条款。

1.E.5. 在未显著显示1.E.1段中所规定的内容、也未提供可直接访问完整Project Gutenberg许可证条款的链接的情况下,不得复制、展示、表演、分发或重新分发此电子作品或其任何部分。

1.E.6. 您可以将此作品转换为各种二进制格式、压缩格式、标记格式、非专有格式或专有格式进行分发,包括各种文字处理格式或超文本格式。不过,如果您以“纯ASCII格式”以外的其他格式来提供Project Gutenberg作品的副本或让其被他人访问,那么必须遵守相关规定。

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在Project Gutenberg官方网站(www.gutenberg.org)上发布的版本中,无需向用户收取任何额外费用,就必须以原始的“纯ASCII格式”或其他形式提供该作品的副本,或提供导出副本的途径,或是允许用户根据需求获取副本。任何其他格式的版本都必须包含第1.E.1段所规定的完整Project Gutenberg许可协议。

1.E.7. 除非符合第1.E.8段或1.E.9段的规定,否则不得对访问、查看、展示、播放、复制或分发任何Project Gutenberg作品收取费用。

1.E.8. 如果您愿意,可以就Project Gutenberg电子作品的副本、访问权限或分发服务收取合理的费用,但必须满足以下条件:

• 您需按照自己用于计算税款的相同方法,就使用Project Gutenberg作品所获得的毛利润支付20%的版税。该版税应支付给Project Gutenberg商标的所有者,但他已同意将此条款规定的版税捐赠给Project Gutenberg文学档案基金会。版税必须在您准备定期纳税申报表的日期之后的60天内支付。版税款项需明确标注为版税,并寄送到第4节“关于向Project Gutenberg文学档案基金会捐款的说明”中指定的地址。

• 如果有用户在收到作品后的30天内以书面形式(或电子邮件)告知您其不同意完整的Project Gutenberg™许可协议条款,您必须全额退还该用户所支付的款项。同时,您还必须要求该用户归还或销毁其所拥有的所有实体介质形式的作品副本,并停止使用及访问其他Project Gutenberg™作品副本。

• 如果在收到作品后的90天内发现该电子作品存在缺陷并告知您,您必须根据第1.F.3段的规定,全额退还该用户为该作品或替代副本所支付的款项。

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• 您在免费分发古腾堡计划™的作品时,必须遵守本协议中的所有其他条款。

1.E.9. 如果您希望收取费用,或以不同于本协议规定的条件来分发古腾堡计划™的电子作品或系列作品,那么您必须获得古腾堡计划文学档案基金会的书面许可,该基金会是古腾堡计划™商标的管理者。请按照下文第3节中的说明与该基金会取得联系。

1.F.

1.F.1. 古腾堡计划的志愿者和员工为整理那些不受美国版权法保护的著作、对其进行版权研究、转录及校对,付出了巨大努力,从而创建出了古腾堡计划™的作品集。尽管如此,这些电子作品以及存储它们的介质仍可能存在“缺陷”,例如数据不完整、不准确或损坏、转录错误、版权或其他知识产权侵权问题、有缺陷或损坏的磁盘或其他存储介质、计算机病毒,或是会导致您的设备无法读取数据的计算机代码。

1.F.2. 有限保修与责任免除——除1.F.3段中所述的“更换或退款权利”外,古腾堡计划文学档案基金会、古腾堡计划™商标的所有者,以及任何根据本协议分发古腾堡计划™电子作品的各方,均不对您因任何损害、成本或开支(包括法律费用)而承担任何责任。您同意,对于因过失、严格责任、违反保修条款或合同违约而造成的损失,您除了能获得1.F.3段中规定的救济之外,别无其他补救措施。您还同意,该基金会、商标所有者以及根据本协议进行分发的任何方,均不对您所遭受的直接、间接、衍生性、惩罚性或附带性的损害承担责任。

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即便您已事先告知可能出现此类损害的情况,也是如此。

1.F.3. 更换或退款的权利有限——如果您在收到该电子作品后的90天内发现其中存在缺陷,可通过向您获取该作品的对方发送书面说明来申请退款(如有)。如果您是通过实体介质获得该作品的,则必须将该介质连同书面说明一并退回。提供有缺陷作品的机构或个人可以选择提供一份替代副本而非退款。如果您是以电子方式获得该作品的,提供方可以选择再给您一次以电子方式获取该作品的机会,而非退款。如果第二份副本也存在缺陷,您则可以书面要求退款,而无需再尝试解决该问题。

1.F.4. 除1.F.3条规定的有限更换或退款权利外,本作品按“原样”提供,不附带任何形式的明示或暗示担保,包括但不限于适销性或适用于特定用途的担保。

1.F.5. 某些州不允许免除某些暗示担保,也不允许排除或限制某些类型的损害。如果本协议中的任何免责条款或限制条款违反了适用于本协议的州法律,则该条款应被解释为符合该州法律所允许的最大程度的免责或限制。本协议的任何无效或不可执行条款并不影响其余条款的效力。

1.F.6. 赔偿责任——您同意赔偿并使基金会、商标所有者、基金会的任何代理人或员工、根据本协议提供古腾堡计划™电子作品副本的任何人,以及参与古腾堡计划™电子作品制作、推广和分发工作的所有志愿者,免受因您自身行为或过失直接或间接导致的所有责任、成本及费用的影响,包括律师费。

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(a) 分发本作品或任何古腾堡计划作品;(b) 对任何古腾堡计划作品进行修改、删减或添加内容;以及(c) 由您造成的任何缺陷。

第2节:关于古腾堡计划宗旨的信息

古腾堡计划意味着以各种计算机都能读取的格式免费分发电子作品,这些计算机包括那些已经过时、老旧或较新的计算机。该计划的运作得益于数百名志愿者的努力以及来自各行各业人士的捐助。

志愿者以及为志愿者提供所需支持的财政援助,对于实现古腾堡计划的目标、确保其作品能够永远免费供后人使用至关重要。2001年,古腾堡文学档案基金会成立,旨在为古腾堡计划及未来世代创造一个安全且可持续的发展环境。如需了解更多关于古腾堡文学档案基金会的信息,以及您的贡献和捐助如何发挥作用,请参阅第3节和第4节,以及www.gutenberg.org上的基金会相关页面。

第3节:关于古腾堡文学档案基金会的信息

古腾堡文学档案基金会是一家非营利性501(c)(3)教育机构,根据密西西比州法律设立,并获得了美国国税局的免税资格。该基金会的联邦税号为64-6221541。根据美国联邦法律及您所在州的法律规定,向古腾堡文学档案基金会捐款可享受全额税收减免。

该基金会的办公地址位于美国新泽西州蒙特克莱尔市Watchung Plaza #516,邮编07042,联系电话为+1 (862) 621-9288,也可通过电子邮件联系。

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相关链接及最新的联系方式可在该基金会的网站以及www.gutenberg.org/contact上的官方页面上找到。

第4节:关于为该项目捐款的说明
古腾堡文学档案基金会

古腾堡计划™的运作离不开公众的广泛支持与捐款。只有通过这些支持,才能实现其目标——增加可自由传播的公共领域作品及获得许可的作品的数量,让各类设备,包括那些较为老旧的设备,都能读取这些作品。许多小额捐款(1美元至5,000美元不等)对于维持该机构在IRS处的免税地位而言尤为重要。

该基金会致力于遵守美国50个州所规定的慈善机构及慈善捐款相关法律法规。不过,各州的合规要求并不统一,要满足这些要求需要付出大量精力、处理大量文件并支付诸多费用。对于那些尚未获得合规确认的州,我们不会主动寻求捐款。如需捐款或了解特定州的合规状况,请访问www.gutenberg.org/donate。

虽然对于那些尚未满足捐款要求的州,我们不会主动寻求捐款,但据我们所知,并没有规定禁止接受来自这些州的自愿捐款。

我们欢迎国际上的捐款,但对于从美国境外收到的捐款的税务处理问题,我们无法给出任何说明。仅美国的法律就足以让我们的少量工作人员应接不暇。

请查看古腾堡计划的网页,以了解当前的捐款方式与地址。除了现金捐款外,还可以通过支票、在线支付或信用卡等方式进行捐款。如需捐款,请访问:www.gutenberg.org/donate。

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第5节:古腾堡计划的基本信息
电子作品

迈克尔·S·哈特教授是古腾堡计划的发起人,他提出了建立一个可供所有人自由共享的电子作品图书馆的理念。四十年来,他在仅有少量志愿者支持的条件下,持续制作并分发古腾堡计划的电子书。

古腾堡计划的电子书通常由多个印刷版本整合而成,而这些版本在美国均被认定不受版权保护,除非其中包含版权声明。因此,我们并不一定需要让电子书完全符合某个特定印刷版本的格式要求。

大多数人都是通过我们的网站开始了解古腾堡计划的,该网站提供了便捷的搜索功能:www.gutenberg.org。该网站还包含了有关古腾堡计划的各种信息,包括如何向古腾堡计划文学档案基金会捐款、如何参与新电子书的制作,以及如何订阅电子邮件通讯以获取新书资讯。

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