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福建省毛皮与制革工程学科发展研究报告*

2017-11-09黎明职业大学科协

海峡科学 2017年8期
关键词:制革毛皮皮革



福建省毛皮与制革工程学科发展研究报告*

黎明职业大学科协

该报告阐述了毛皮与制革工程学科的内涵、发展历程及国内外研究热点,重点分析了毛皮与制革工程技术的发展趋势,提出了福建省毛皮与制革工程学科发展现状、意义、发展思路和目标、战略任务、关键技术和战略对策。

毛皮与制革工程学科 学科发展 福建省

1 概述

1.1 毛皮与制革工程学科内涵

毛皮与制革工程是在化学、化工、高分子等学科交叉的基础上形成的一门应用性很强的综合性学科。毛皮与制革工程学科的基本内容是以化学和化工知识为基础,以研究毛皮与皮革加工技术为主要任务,其加工过程通常分为准备、鞣制和整饰(理)三个阶段,通过转鼓的机械作用,促进各种化工材料的均匀渗透,完成制剂对毛皮、生皮的化学作用,解决毛皮、生皮鞣制裘皮、成革的问题。

1.2 毛皮与制革工程学科发展概况

毛皮与制革行业是人类最古老的行业,历史十分悠久。远古人利用打猎获得的兽类,用尖状石器剥取兽皮用于御寒,之后又用以护脚、装饰、构造帐篷和船。在使用过程中,人类发现生皮容易腐败,干皮变硬,影响使用,所以人类一直设法提高兽皮的实用性,也就一直推动着毛皮与制革工程学科的发展。

范贵堂编写的《制革技术发展史》对制革技术发展概况进行了相关论述,大致可以总结出如下几点。

1.2.1 原始阶段(公元18世纪中叶以前)

约在公元前5万年至公元前1万年,随着人类发现火并用于生活后,偶然的机会发现兽皮在柴火上干燥时,生皮经过烟熏能防腐,这是新式甲醛鞣法的前奏。

最早南美原始森林中的印第安人和北极的土人妇女发现用牙咬含皮上脂肪,得到了一种不易腐烂,而且有一定滑润性和较柔软的皮革。另外,人类还利用野兽的脑浆、骨髓、油脂涂于生皮上,由于油脂被空气氧化而产生油鞣作用,再经过揉搓使之变软,这就是油鞣法的鼻祖。

此外,人们还发现搭在树枝上的湿生皮时间长了会出现颜色,从而人类得到启发,知道树叶和树皮有鞣革性能。后来人们用热水把树皮浸泡,再将生皮放到泡过树皮的溶液中,干后生皮不腐烂、不收缩,可长久保存,这就是后来的植物鞣法的开端。

约在公元前1万年至公元前2500年,人类又发现,将湿生皮放在温暖而又潮湿的地方,经过数天后,生皮上的毛会自动脱落,这就是发汗脱毛法。后来,人类又发现了老石灰液脱毛法,经过不断地改进,形成了以硫化碱加石灰液的灰碱脱毛法,一直沿用至今。

法国的考伯特(Colbert)是第一个有功于促进制革科学技术研究的人,他系统地寻找新的植物鞣料,建议在制革时使用较高的温度,引用硫酸作膨胀剂,第一个使用剖层机,第一个用泥碳及硝酸制合成鞣料的建议于1708 年在比勒特斯公布过,到 1760 年才由天文学家那朗德修正公布。

1.2.2 发展阶段(18世纪中叶至20世纪中叶)

18世纪70~80 年代是西方制革技术从经验向科学发展的转折点。1770年,约翰逊获得英国第一个铁鞣法专利,1794年法国大革命时,色古尹(Seguin)发明一种缩短鞣制时间的方法,裸皮用硫磺膨胀后,再用纯植鞣液代替树皮屑鞣革。鞣液是冷水抽提、高浓度的,大大缩短鞣制时间,色古尹可以说是第一个提出制革机理的制革化学家。

18世纪末至19世纪,植物鞣法的研究和应用取得了很大进展。铬鞣法的发明在19世纪的制革工业具有划时代的意义,当时除植物鞣以外,明矾鞣剂是唯一的重要矿物鞣剂。

20世纪初期,随着剖层机、转鼓和其它机器设备的出现,加上脱毛、软化等工艺的改进,制革整饰工艺也面貌一新。

1920年,A·韦尔纳总结了络合物配位理论,并被引进对铬盐鞣制的机理研究和生产实践,使铬鞣革的生产达到高度完善的程度,成为至今仍在使用的最重要的鞣法。

1936年,陶延桥教授编著出版了中国现代第一部制革专业巨著——《制革学》。

1.2.3 提高阶段(20世纪中叶至今)

20世纪60年代初,电子程序控制的剖层机问世,大大提高了剖层精度,从而出现了薄层、超薄层服装革和其它薄型软革。另外,真空干燥机的出现为提高革的质量创造了新的条件。

20世纪60年代,出现了外观漂亮的合成革,对填补天然皮革的不足起到很大作用。当今,纳米材料、超声波、微乳液、二氧化碳脱灰、生化技术等科技前沿技术在制革生产中得到更广泛的应用。现代制革技术正向节水、节能、提高效率、不断增加花色品种、环保型绿色工业方向发展。

1.3 我国毛皮与制革工程学科教育概况

几千年来,作为人类文明标志之一,制革术始终支撑着行业的发展,其存在的形式为作坊式,教育方式为师徒单向技艺传承。在鸦片战争之后,西方文明进入中国,清末的洋务运动使古老而又传统的制革行业呈现出现代工业形态,与之相适应的教育方式也陆续出现,1921年燕京大学制革系的成立标志着中国毛皮与制革工程学科教育的开始。概括起来,我国毛皮与制革工程学科教育主要有以下几个关键事件:

1.3.1 燕园——中国现代毛皮与制革工程学科教育的发源地

中国现代制革学科教育始于1920年的燕京大学。1919年燕京大学在北平成立,次年该校理科就由温森德博士( H.S.Vincent) 讲授制革课程,学校于1921年成立制革系,学制四年,并由温森德博士担任系主任。

中国现代制革工业科教奠基人、制革高等教育创始人张铨教授于1921年考入燕京大学制革系,1925年毕业后留校任教,1926—1927年协助温森德开设制革课程。此前,1924年燕大化学系应用化学科威尔逊教授也开设了制革化学课程,1927年国内政局动荡,温森德和威尔逊两位美籍教授回国,张铨先生担负起了制革系的教学重任。

新中国建立前,制革工程教学除燕京大学(1920—1937年, 1942—1945年,1949—1951年) 外,还有天津河北省立工业学院皮革科(1930—1935年)、陕西省立榆林工业职业学校制革科(1928—1954年)、乐山国立中央技艺专科学校(1939年4月—1944年6月)、四川省立成都高级制革科职业学校(1940—1948年)、华西协合大学化学系制革组(1937—1952年)等。

1.3.2 成都工学院——新中国毛皮与制革工程人才培养的摇篮

1952年全国高校院系调整,在泸州建立四川化工学院,设置“皮革、毛皮及鞣皮剂工学专业”,张铨先生和他的学生徐士弘、何先祺合力建成新中国第一个制革学专业,并成立了制革教研组,张铨教授任主任。

1954年,四川化工学院与刚建立的成都工学院合并,从泸州迁回成都,名为成都工学院。“皮革、毛皮及鞣皮剂工学”专业改名“皮革工学”专业,为成都工学院的重点专业之一,张铨先生担任皮革工学教研室主任。皮革工学专业于 1957年开始招收研究生。

昔日的成都工学院后来更名为成都科技大学、再后来合并成为四川联合大学,现在是四川大学。目前四川大学皮革化学与工程学科已经成为国家级重点学科,拥有制革清洁技术国家工程实验室,每年为国家培养一大批皮革专业学士、硕士、博士人才。

1.3.3 毛皮与制革工程学科相关的学位及专业设置

根据《中华人民共和国学科分类与代码国家标准》简称 《学科分类与代码》(编号GB/T 13745)的划分,毛皮与制革工程学科(代码530.61)属于一级学科化学工程(代码530)下的二级学科。另外,1981年《中华人民共和国学位条例》实施以来,国务院学位委员会先后多次对学位授予的学科划分作了修改、调整。根据国务院学位委员会、教育部规定印发的《学位授予和人才培养学科目录设置与管理办法》(学位〔2009〕10号),皮革化学与工程(代码082204)成为一级学科轻工技术与工程(代码0822)下的二级学科,轻工技术与工程领域覆盖制浆与造纸工程、制糖工程、发酵工程和皮革化学与工程等四个方面。1998年教育部对本科专业进行全面修订,将制浆造纸工程、皮革工程(皮革的研究对象有两部分,其一是动物的毛皮,其二是合成革)、染整工程三个专业合并而成轻化工程专业。

我国从1954年招收四年制皮革本科生( 1958年至1965年为五年制,1972年至1976年为三年制),表1为我国高校本科皮革专业创办时间。早在1957年原成都工学院开始招收副博士研究生,由于种种原因1961年皮革副博士生停招,1978年四川大学皮革系正式招收皮革化学与工程硕士生,表2为我国皮革高等教育培养的“皮革化学与工程”硕士学位授权时间和首次招生时间;自1986年四川大学首先为我国皮革界获得了第一个“皮革化学与工程”博士授权点后,随后江南大学、华南理工大学、天津大学和陕西科技大学等高校也获得了“皮革化学与工程”博士授权点,由于师资、生源和办学条件的限制等原因,到目前为止,培养“皮革化学与工程”博士的重任主要落在四川大学和陕西科技大学的肩上,表3为我国皮革高等教育培养的“皮革化学与工程”博士学位授权时间和首次招生时间。1994年,四川大学皮革工程系创建了“轻工技术与工程”博士后流动站,2001年获“轻工技术与工程”领域工程硕士学位授予权。

表1 我国各高校本科皮革专业创办时间

表2 “皮革化学与工程”硕士学位授权时间和首次招生时间

表3 “皮革化学与工程”博士学位授权时间和首次招生时间

注:数据主要来源:《轻化工程专业皮革方向发展战略研究Ⅱ—我国高校皮革高等教育的发展及现状》。

2 国内外毛皮与制革工程学科研究现状

从研究形式上看,毛皮与制革工程学科研究可分为理论研究和技术研究两大类。

2.1 毛皮与制革工程理论研究现状

学科的发展离不开理论研究,毛皮与制革工程学科的理论研究着眼于制革化学(原料和过程)、清洁生产(生产过程)、生态制革(制革原理)理论方面的探索。

2.1.1 制革化学绿色化理论研究

绿色化学(Green Chemistry)是美国环境保护署于1991年提出的新术语,绿色化学又称环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry )、环境友好化学(Environmently Friendly Chemistry)、清洁化学(Clean Chemistry)。1996年,联合国环境规划署对绿色化学进行了新的定义:“用化学技术和方法去减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂的生产和应用”,其目标在于不再使用有毒、有害物质,不再产生废物,不再处理废物。

制革化学的绿色化理论研究所要解决的问题就是要围绕制革过程中的主要原料、制革化学品助剂、溶剂及化学反应的绿色化来开展研究,主要包括以下四个方面的内容:皮胶原的超分子聚集态结构、生物质高效无污染降解途径及其机理、环境友好的皮革化学品、非化学作用或新的皮革加工过程。

2.1.2 制革清洁生产理论研究

清洁生产理论的提出源于1988年美国的废水及污染防治活动,我国政府在2002年6月颁布了《中华人民共和国清洁生产促进法》,该法指出,清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施,从源头削减污染,提高资源利用效率,减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。

清洁生产理论是关于产品和产品生产过程的一种新的、持续的、创造性的思维,它是指对产品和生产过程持续运用整体预防的环境保护战略。制革是一个以化学处理为主、辅以物理机械加工的化学化工过程。除了部分机械的切削及成型加工外,生皮表面的毛、表皮,皮内的脂肪、部分胶原蛋白、纤维间质等要靠化学处理除去。制革清洁生产理论研究包括四个方面:(1)加入的化工材料要求具有全吸收或少吸收、并低毒排放的性能;(2)被加工的主体要求具有最大利用、废弃后再用的特点;(3)生产过程要最小的资源消耗,节水、节能;(4)废弃物要清洁化处理、有效利用。

2.1.3 生态制革理论研究

“生态制革”概念是基于“生态工程”一词而提出的,结合制革业的具体问题对生态制革的内涵做了具体诠释,理论的中心思想就是要解决生态环境保护与社会经济发展的协调问题,在实现人类社会的可持续发展,其目的是从根本上解决了几千年来传统制革工艺模式和生产模式,从根本上解决制革污染问题,使制革工业由一个污染行业变成一个无害行业,生态制革理论主要包括:(1)皮革的生态制作是指在制革加工的整个过程中,对环境不会产生危害;(2)在制革加工过程中所产生的副产物和固体废弃物能够得到经济、合理、有效地再生利用,从而不会对环境产生危害;(3)在制革加工的整个过程中所使用的化学品是对环境友好的,皮革的生态制造与传统的制革工艺有着革命性的进步。

可见,生态制革是我们制革工业解决目前瓶颈问题的唯一途径,也是实现我国制革业可持续发展的基础。

2.2 毛皮与制革工程技术研究现状

目前,毛皮与制革工程技术研究热点主要集中在生态制革(制革过程技术)、清洁化生产(生产控制技术)、人工皮革(天然皮革替代物)三个方面。

2.2.1 生态制革技术研究现状

生态制革技术可以认为是指能够在皮革行业有一定应用潜力、环境友好的生态制革技术。生态制革技术可以涵盖整个制革过程,目前,研究热点主要集中在原料皮生态防腐保藏技术、鞣前准备生态制造技术、生态鞣制技术三个方面。

2.2.1.1 原料皮生态防腐保藏技术

原料皮生态防腐保存是目前研究的重点之一,使用清洁化的原皮保藏防腐技术替代盐腌法,减少或消除盐污染。表4列举目前常用的各原料皮生态防腐保藏技术特点。

表4 原料皮生态防腐保藏技术特点

2.2.1.2 鞣前准备生态制造技术

鞣前准备工段是指从生皮浸水至鞣制前的整个工艺过程,主要包括组批、浸水、去肉、脱脂、脱毛、脱灰、软化和浸酸等工序。经过几十年的不懈努力,科研人员开发出多种鞣前准备生态制造技术,在很大程度上减少了制革污染。在整个鞣前准备生态制造技术研究中,在脱毛技术方面有所侧重,如无硫脱毛技术、无灰分散技术和保毛脱毛技术等。目前已开发出很多脱毛生态技术,如表5所示。

表5 现有脱毛生态技术概况

在现有脱毛生态技术中,目前应用较多的是酶法脱毛法和保毛脱毛技术,完全取代硫化物和石灰的技术已趋于成熟,但生产成本会有所增加,如果从产品质量、得革率提高以及综合废水负荷降低等方面全面核算,生产成本实际上并未增加。就目前而言,应用推广基于复合酶制剂的少硫/无硫和少灰/无灰的保毛脱毛法,并结合废液循环技术,是消除硫化物和石灰污染的较好途径之一。

2.2.1.3 生态鞣制技术

生态制革技术的一个重要目标就是改变对铬鞣的依赖,尽量减少铬鞣剂的用量,甚至不用铬鞣剂鞣革,改善工艺提高对铬的吸收,同时大力研究开发生态鞣剂以取代铬鞣的主导地位。这些年来,许多毛皮与制革工程科研工作人员在这方面开展了大量卓有成效的工作,开发出了一系列生态鞣制技术。比如高吸收铬鞣技术、铬与其它鞣剂结合鞣法以及白湿皮及无铬鞣技术等,在这些技术中,以白湿皮技术和无铬鞣剂及其鞣革技术研究最为热门。

(1)白湿皮技术

其中,i等于 1时表示 2000年,n表示 2000—2014年的年份数,IMPORTi表示输入的数据,在本研究中代表 NDVI或 RUE,Slope则表示 NDVI或RUE从2000—2014年的变化趋势。

白湿皮的概念是针对“蓝湿皮”而提出的,因为白湿皮加工技术生产出来的皮呈白色而得名。白湿皮受到关注的关键在于可以减少铬的使用,同时减少含铬废弃物,提高原料皮及胶原废弃物的综合利用价值。

目前国内外比较常见的白湿皮加工技术有铝盐预鞣、有机鞣剂预鞣、含硅化合物以及无水硫酸钠的白湿皮生产技术等,典型白湿皮技术种类与特点如表6所示。

表6 典型白湿皮技术种类与特点

白湿皮技术不仅对生态环境有利,还能合理利用原皮资源,是一种低成本、高质量、低污染、高效益的制革工艺,能解决我国原料皮粒面粗、伤残重、肥皱多、部位差别大等一系列问题,值得推广和应用。

(2)无铬鞣剂及其鞣革技术

该技术以无盐不浸酸无铬鞣剂TWT为代表,它由四川亭江新材料股份有限公司和四川大学制革清洁技术国家工程实验室共同开发。TWT鞣剂原理是将曼尼希反应和自由基聚合反应巧妙联用,通过原位生成甲基丙烯醛,进而与丙烯酸、二烯丙基二甲基氯化铵发生共聚反应,合成了一种多官能基两性聚合物无铬鞣剂,其结构新颖、综合性能优异,生产过程环保。

基于TWT鞣剂,科研人员研发了一种新的无盐不浸酸无铬鞣制技术,替代了传统铬鞣,并减少了 NaCl用量,降低了制革过程对环境的污染;采用该技术生产的革坯(白湿革)在收缩温度等主要指标上优于国内外已有的有机无铬鞣剂的鞣制效果;基于TWT鞣剂与其它湿加工材料优良的使用匹配性,科研人员研发了与合成鞣剂、植物鞣剂、金属鞣剂等材料相配套的鞣后湿加工技术体系,其成革的综合性能与铬鞣革相当。该研究成果对制革行业具有重要的价值,其技术水平达到国际先进水平。

2.2.2 制革清洁化生产技术研究现状

2.2.2.1 水基涂饰材料的研究开发

这一技术是利用新的合成技术,通过合成水基的涂饰材料来消除有机溶剂和游离甲醛,实现减少整饰过程中的大气污染。

2.2.2.2 基于酶制剂的制革生物技术

这一单元技术的基本原理是: 运用基因工程、酶工程、蛋白质工程和现代分离纯化方法等获取功能酶产生菌,制备出专一性强的高效专用酶制剂。并且,这种酶制剂还可以根据需要与已有的酶制剂进行复配,得到可以应用于整个制革全过程的系列专用酶制剂,以替代或部分替代制革过程中的污染物,从而实现制革清洁生产。

2.2.2.3 废液循环利用技术

四川大学张铭让、潘君等人在对工艺过程及材料等优化的基础上,建立了一套稳定的适合于工业化生产的封闭式浸灰废液循环体系。但卫华等人通过对灰碱脱毛法的研究,开发出变型少浴灰碱脱毛法。采用此优化工艺生产的猪正面服装革,松面率低于1.5%,可节约硫化钠5%~40%,减轻了硫化物对环境的污染。

2.2.3 人工皮革技术研究现状

由于天然皮革资源有限,具有优良性能的仿真人工皮革(人造革、合成革)的开发成为人类的追求。图1为人工皮革技术发展历程。

图1 人工皮革技术发展历程

随着生产技术的不断进步和完善,生产成本的逐步下降以及人们消费观念的转变和环保意识的增强,超细纤维合成革(超纤革)成为人工皮革的主流,代替天然皮革广泛应用于高档鞋、服装、家具、球类以及汽车内饰等领域。

目前,日本仍是当今世界最大的超细纤维合成革生产国,可乐丽、帝人、东丽、钟纺等几家公司代表着国际超细纤维合成革的最高发展水平,其纤维及非织造布生产技术将继续朝着超细化、高密度化、多工艺化方向发展,PU制造则向PU分散液、PU水乳液方向发展,其开发思路是以替代天然皮革为目标,从解析天然皮革的构造和性能入手,将其模型化,再依其功能将其人工合作,其制造技术主要包括以下5个部分。

(1)特殊纤维制造技术,即PA6(或PET)/LDPE按照一定的比例共混纺丝制造海岛(不定岛)型共混纤维以及海岛形态结构的控制技术。

(2)非织造布制造技术,即共混纤维的排布与立体交络。

(3)PU树脂加工技术,包括PU树脂的合成、含浸、涂敷及固化技术。

(4)溶解抽出技术,即使用溶剂将LDPE抽出。

(5)表面整理技术,包括压花、起绒和染色技术。

3 毛皮与制革工程技术发展趋势

随着环保要求越来越高、高新技术的发展以及资源的紧缺,未来毛皮与制革工程技术发展将更多集中在生态制革与清洁生产技术、高新技术的应用以及人工皮革技术三个方面。

3.1 生态制革与清洁生产技术发展趋势

(1)引入生态设计,形成从设计、制造到使用全过程的环境保证体系;

(2)将生物技术与制革技术相结合,开发制革生物技术,真正从源头治理制革污染;

(3)研制绿色皮革化学品,解决外源性化学物质带来的污染问题;

(4)对制革固体废弃物进行资源化开发利用。

3.2 高新技术在毛皮与制革过程中的应用趋势

高新技术的出现对毛皮与制革技术也是一种引领和推动,高新技术在毛皮与制革技术中的应用主要呈现以下趋势。

(1)纳米技术应用趋势

近年来,纳米技术以其所产生的各种优异应用性能及其高适用性的特点倍受全世界各个领域科学家的关注。制革科技工作者也已经就如何将纳米技术引入到制革中进行了一些有益的尝试。主要包括:纳米技术在新型鞣剂开发中的应用、纳米涂饰剂、纳米光催化技术、纳米絮凝剂等。

(2)超声波技术应用趋势

超声波技术在制革中主要应用于非均相体系中,如在含有皮革和多种化学试剂的反应浴液中。超声波作用于不同制革工序的实验研究均有报道,如鞣制、染色、加脂、脱毛、治污等。制革是一个复杂的物理化学处理过程,其化学处理的比重很大,需要使用大量种类繁多的皮革化工材料,从而造成了很大的化学污染。在清洁化制革工艺中,超声波的物理作用使胶原得以分散,达到化学处理的效果,从而可从根本上消除化学污染。

(3)超临界流体技术(SFT)应用趋势

超临界是指物质的温度和压力处于它的临界温度和压力时的一种特殊的流体状态。超临界流体兼有气体和液体的特点,其粘度小、扩散系数大、密度大,具有良好的溶解特性和传质特性,超临界流体既是良好的分离介质,又是良好的反应介质。

在未来的制革工业中,超临界技术将会在以下几个方面取得进展: 不含有机溶剂的皮革涂饰技术、无污水的制革湿加工技术、采用超临界水氧化技术处理含有毒有机物污水等。

(4)生物技术应用趋势

制革工业从原料皮到生产过程都与生物技术有很大关系,因此,生物技术的进步将为制革工业的发展提供前提和借鉴。

澳大利亚科研人员运用基因工程成功生产了表皮生长素(EGF),成功实现了生物剪毛,如果克隆技术能够得到应用,就可以得到均一的原料皮,那么妨碍制革自动化的问题将得到根本解决。

酶是一种生物制剂,在制革中的应用由来已久,目前在传统制革工艺中,酶已经在多工序应用。随着各种酶制剂的不断开发、应用,制革中酶的使用将更广泛、更容易控制、更趋科学化。

3.3 人工皮革技术发展趋势

目前,以超细纤维合成革为代表的人工皮革技术发展呈现如下趋势:

(1)防水透气超细纤维合成革技术。防水、透气合成革,也有称“可呼吸合成革”,尤其在制造光面革时,要保证贴面的PU层具有防水透气性。

(2)添加剂改性超细纤维合成革技术。在PU涂层剂中添加其它物质,不但可以提高PU薄膜的透气性,而且还能赋予其各种功能性,以及优良的手感。

(3)水性PU树脂的应用技术。水溶性聚氨酯是超细纤维合成革行业的发展趋势,开发使用无毒、无污染、节能的水性PU浆料,扩大功能性聚氨酯材料在合成革中的应用,是未来合成革技术发展的重点。

4 福建省毛皮与制革工程学科发展现状和意义

4.1 福建省毛皮与制革工程学科发展现状

4.1.1 学科建设和人才培养存在空白

目前,福建省设有化学工程一级学科的本科高校有厦门大学、福州大学、福建农林大学、福建师范大学、武夷学院五所,其中设有轻化工程专业的高校只有福建农林大学,每年招收60人,培养方向为制浆造纸,另外采用文献资料法,在中国知网上查询这五所高校化学工程学科硕博士毕业论文,毛皮与制革工程学科研究方面的论文数量竟然为零,因此,福建省在毛皮与制革工程学科建设和人才培养方面基本空白。由此可见,对于一个拥有3600多万常住人口和制革产业强省的福建省,无论是学科建设,还是人才培养,都非常薄弱,不能满足制革产业经济的发展。

4.1.2 毛皮与制革基础研究和生态制革研究薄弱

据调查,福建省皮革行业目前拥有6个制革基地,除了福鼎的2个,还有4个重要的制革基地,分别为:泉港普安、安海可慕、霞浦、漳浦赤湖,仅泉州市有皮革企业99家,包括天然皮革企业 81 家,人造革企业 18 家(再生革1家),涌现一批兴业、峰安等大型制革企业。因此,泉州制革科研水平在一定程度上代表了福建制革业。

通过文献资料法,在中国知网上检索福建相关企业近十年的论文,对其进行归纳、整理发现,与制革基础研究、清洁生产和生态制革相关的研究论文很少,说明福建地区在毛皮与制革基础研究方面非常薄弱。

4.2 福建省毛皮与制革工程学科发展的现实意义

4.2.1 满足高品质皮革制品消费市场对毛皮与制革工程学科知识的需求

随着人们生活水平的提高,高品质皮革制品消费需求持续增长,对原有皮革产品的性能也提出了更新、更高的要求。皮革产品绿色环保和多功能要求越来越高,产品种类越来越多,如防水透气超细纤维合成革、改性超细纤维合成革等高档皮革广泛应用于各种皮革制品中。随着高品质皮革制品消费的普及,老百姓对皮革方面的知识需求也就越来越高。因此,大力发展福建省毛皮与制革工程学科,有利于满足高品质皮革制品消费市场对该学科知识的需求。该学科的发展必须面对皮革制品消费市场的需要,必须在更多层面上丰富和完善学科知识体系,逐渐扩大应用领域和范围,更好地服务消费者。

4.2.2 满足区域制革产业转型升级对毛皮与制革工程技术的需求

福建地区尤其是泉州制革产业经过30多年的发展,已成为中国制革产业重要基地。国家对环保要求越来越高,面对低碳经济与清洁生产,福建制革行业首当其冲,在《制革行业节水减排技术路线图》的指引下,福建制革产业转型升级势在必行。区域制革产业的转型升级,无论是在产品研发、生产还是产业环保治理上,都必须建立在毛皮与制革工程技术优化提升的基础上。因此,大力发展福建省毛皮与制革工程学科有利于满足区域制革产业转型升级对该学科技术的需求。

5 福建省毛皮与制革工程学科发展思路和目标

5.1 发展的基本思路

5.1.1 建立多层次、多规格的学科人才培养体系

通过分析发现,目前福建省整个毛皮与制革工程学科在学科层次、规格和数量上都远远落后于制革产业的市场需求,因此,建立多层次、多规格的学科人才培养体系是毛皮与制革工程学科发展迫在眉睫的问题,要把多出人才、出好人才放在毛皮与制革工程学科发展的战略首位。

5.1.2 大力推进区域技术研究公共平台建设

毛皮与制革工程学科是一门理论和实践性都非常强的学科,毛皮与制革工程学科的发展是建立在实验仪器的基础上。制革仪器设备属于高科技产品,专业性非常强,价格较昂贵。对此,需由政府或行业协会牵头,在同一区域内的单位应统筹安排,建立区域性技术研究公共平台。

5.1.3 坚持将应用研究作为学科发展导向

毛皮与制革工程学科的知识体系是从制革实践研究过程归纳总结而形成的,学科的发展离不开应用,把基础研究和应用研究紧密联系在一起,成为科学研究的主要发展趋势。毛皮与制革工程学科应坚持以应用基础研究作为发展导向,科研人员要深入制革实践一线,避免为了研究而研究。

5.2 发展的总体目标与阶段目标

5.2.1 总体目标

通过上述分析,必须承认,福建省的毛皮与制革工程学科发展非常薄弱,基本处于空白。因此,把福建省毛皮与制革工程学科发展成为学科层次齐全、人才培养模式多样化、多规格复合型人才培养,以应用基础研究为导向进行学科发展,更好地服务福建省毛皮与制革产业,将是今后一段时间毛皮与制革工程学科发展的战略总目标。

5.2.2 阶段目标

着力解决目前制约福建省毛皮与制革工程学科发展的人才培养问题、科研能力和社会服务能力,优先发展与福建省毛皮与制革工程学科相关的轻化工程、皮革化学与工程专业,在完成本科招生的前提下,逐步开展硕士和博士招生,将学科发展与区域产业需求相结合,重点解决产业技术升级问题,促进毛皮与制革工程学科的快速健康发展。

6 福建省毛皮与制革工程学科发展的战略任务

6.1 毛皮与制革生产过程的生态化

当前,国家对环保要求越来越高,在《制革行业节水减排技术路线图》的指引下,福建制革行业首当其冲,实现毛皮与制革生产过程的生态化是福建制革产业发展所面临的最大问题。实现制革企业环保目标,首先是要提高毛皮与制革生产过程的生态化水平,是毛皮与制革工程学科发展的首要战略任务。

6.2 促进制革产业转型升级,提高产品科技含量

福建制革产业面临转型升级,只有不断提高产品科技含量,才能适应未来高品质、多功能的皮革制品市场需求。

学科的发展必须为产业经济服务,反过来产业的发展也能更好地促进学科的发展。福建制革业在拥有广阔的市场前景的同时,也将成为毛皮与制革工程学科领域的研究热点,毛皮与制革工程学科要以提高皮革产品技术含量作为促进区域产业转型升级的主要途径。

7 福建省毛皮与制革工程学科发展的关键技术

7.1 原料毛皮品质改良技术

众所周知,原料毛皮品质是影响成品毛皮和成革质量的第一要素,即原料毛皮的品质,对成品毛皮和成革质量有决定性影响。毛皮与制革工业原料毛皮主要是猪皮、牛皮、水貂、狐狸和羊皮 (山羊皮、绵羊皮)等,猪皮、山羊皮都存在着较为明显的部位差,牛皮因主要来自役用牛,其品质也很差,因此,要改变原料毛皮品质差的现状,首先要大力发展畜牧业,改进饲养条件和方式,其次要与畜牧界联手,运用基因工程来来改良家畜品种,从毛皮与制革的源头抓起,使原料毛皮达到质量优良、规格一致。原料毛皮的品质改良,归根到底是家畜品种的改良,是一个规模宏大的系统工程。另外,对原料毛皮采用冷冻防腐保藏技术相比盐腌防腐保藏技术能更好地保证原料毛皮的品质。

7.2 毛皮与制革化学的绿色化技术

毛皮与制革化学的绿色化技术要围绕制革过程中的主要化学原料、化学反应、皮革化学品助剂、溶剂及产品的绿色化来进行,既要解决生产中的污染,又要考虑皮革化学品应用中的污染。这就要求不用或者基本不用有毒、有害原料,反应过程中产生的副产物和废物应该最少。毛皮与制革化学的绿色化技术主要包括皮革化学品绿色化技术和制革中各相关化学反应的绿色化技术两大类。

7.3 毛皮与制革工艺的自动化、智能化技术

毛皮与制革工业的特点是工序多(有100多道工序),生产周期长(一般要15~20d),生产工艺复杂。如果同时生产多个品种,一个品种有一个工艺,会给生产、技术管理带来极大困难。对此,需要对毛皮与制革工艺进行自动化和智能化技术改造,将多工序合并自动化,利用机器人或智能化设备从事原料毛皮的组批、半成品的质检、坯革的组批及运输,才能适应激烈市场竞争的要求。

7.4 制革废水、污水处理及节水技术

制革废水、污水处理及节水是一项复杂的系统工程,单一的终端处理废水是一种治标不治本的方法,应变“终端处理”为“源头控制”,根治污水的产生,在保证皮革质量的前提下,重视制革全过程的清洁生产,尽可能地少用水。

在制革生产中只要对生产用水严格管理,做到尽量节约用水,减少水的浪费,在工艺上注意改进水洗方法,尽量采用少浴、无浴和一体化工艺,操作液和流水洗废液经过适当处理后再循环使用。在制革生产中引入生态设计,开发既节水又提高资源利用率的新型制革技术,从源头控制制革污染。

7.5 固体废弃物的资源化技术

在制革生产过程中,不可避免地要产生大量的固体废弃化,如皮渣、革屑、磨革粉、皮块和毛及废油脂等,对这些废弃物采用资源化技术进行处理,不仅可以避免浪费大量的生皮资源,还可以避免污染环境。固体废弃物的资源化技术主要通过三种途径实现,分别是:

(1)采用焚烧法、氧化法和水解法提取回收含铬废弃物中的铬作为鞣剂。

(2)将含铬废弃物水解后得到的多肽用于鞣剂、涂饰剂和加脂剂等的合成。

(3)直接水解含铬废弃物,得到铬与多肽的混合物用于鞣革。

8 福建省毛皮与制革工程学科发展的战略对策

8.1 教育主管部门要重视学科建设与专业设置

目前,福建省的毛皮与制革工程学科人才培养不足,教育部门要优先发展轻化工程、皮革化学与工程专业,填补相关专业空白,在稳定本科招生规模的前提下,逐步扩大硕士、博士研究生的招生规模,着力解决人才培养的瓶颈问题。

8.2 地方政府要加强区域产业技术公共平台建设

目前,兴业、峰安、福联、国峰、桓泰、新艺、桓达裕等泉州制革企业建有皮革产品研发实验室,建议通过政府或行业协会的力量,在整合优化基础上,建设基于区域特色的产业技术公共平台,纳入政府或行业协会统一管理,提高产业技术公共平台的技术和服务,提高区域产业技术的研发能力。

8.3 行业协会组织企业技术培训与联盟,进行技术联合攻关

毛皮与制革工程涉及面很广,技术更新快,行业协会要组织相关企业定期开展技术培训,提高研发能力,组织产业相关的上下游企业进行技术联盟,实现制革企业、制鞋企业以及皮化企业之间结成联盟,开展技术联合攻关。

8.4 加强校企合作,实现技术转化

校企之间要加强紧密合作,互利互惠,校企合作不但利于毛皮与制革工程学科人才培养,更利于制革技术转化,提高校企之间的科研能力与水平。

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1. 彭飘林,黎明职业大学轻纺工程学院,讲师;

2. 刘昭霞,黎明职业大学轻纺工程学院,讲师;

3. 丁绍兰,陕西科技大学,教授,博导;

4. 陈学灿,福建省出入境检验检疫局,高级工程师;

5. 卢鑫,福建兴业皮革科技股份有限公司,工程师;

6. 谢衡,中国皮革与制鞋研究院,高级工程师。

黎明职业大学科研团队建设项目(LMTD2014107),通讯作者:彭飘林。

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