本发明提供了一种新的热塑性物质组合物，其是在加温加压下，通过对皮革碎片（如文中定义的）塑化而获得的。本发明还提供了所说新组合物的生产方法。 用于文中的术语“皮革”意思是既可以是鞣制好的也可以是没鞣制的天然皮革，以及各种大小动物的皮。
本发明的目的之一是皮革碎片的利用。这些皮革碎片绝大多数是皮革制造业，特别是制鞋业的副产品。这样的皮革碎片可以是各种形状的，如各种形状的平片、窄条、颗粒及粉末。尽管天然皮革的价格较高，但至今为止还没有任何利用皮革碎片的有意义的尝试，更不用说将皮革碎片变为工业上有用的材料了。
根据本发明已令人惊奇地发现了当皮革碎片在密闭地模具中经过一段较短时间的高压及适度的加热后，它将变成一种新的有用的组合物，其具有优越的物理特性，因而可使其在各种技术及工业中应用。
本发明一方面提供了一种主要由皮革（如文中定义的）组成的新的热塑性物质组合物，皮革在密闭的模具中，通过约200至约900巴的压力及约50至约250℃的温度的作用，而转变成固态的热塑性物质，所说的组合物中也可选择地含有添加剂和/或填料。
另一方面，本发明提供了上述新组合物的生产方法，该方法包括：使颗粒皮革（如文中定义的）（可选择地与一种或多种添加剂和/或填料混合）在密闭的模具中，在约200至约900巴的压力及约50至约250℃的温度条件下处置至少30秒钟。
在本发明的方法中，适合用作原料的碎皮革最好是颗粒，可以呈粉末、颗粒、细丝或类似的形状。这些碎皮革既可直接从皮革制品工业中获得，也可通过粉碎大块皮革而获得。我们已经发现皮革碎粒的大小不是关键性的，其可从细粉末至较粗的颗粒、碎片或细丝，甚至大块状的也可以使用。
本发明的方法以在装有加热装置的常规模具中进行为宜。用这种方法可将所得到的材料直接模压成前面所希望的最终制品的形状。另一方面，该方法也可这样进行，首先以某些合适的形状，如：球粒或坯块，予制所谓的“生坯”即不完全压缩的材料;此半成品材料可储存，如果需要的话，还可运送至另一地方，随后在第二个模具中模压成想要的最终形状。
根据本发明，碎皮革原料在室温，高压（比如约700巴）的作用下压缩后，随后在模具中在恒定的容积及同样的或稍低的始压条件下被渐渐的加热，结果可以看到模具中材料的内压首先稳定地降低直到其达到一平稳段为止。估计在此压力平稳段，材料渐渐出现塑化，直到在某一特征温度Tc处，即平稳段末端达到最大塑化;随着温度的继续升高，内压的增加大体上是温度的线性函数。每一种原料的Tc温度可通过实验确定，结果发现Tc与在室温条件下原料予压缩的时间长短及压力有关，与开始加热时施加的始压有关，与加热的速率有关。若当该材料达到所说的特征温度Tc时便冷却，发现产品是棕色的塑化了的材料。通过改变原始产品在加压条件下及在所说温度Tc或稍高或稍低的温度下的加热时间的长短，产品的性能可得到改进。加热时间越长，塑化的程度越深，产品的棕色越深。在再加热时，发现产品是热塑性的。
根据本发明的新组合物基本是固态的，刚性的和比较硬的材料，颜色从浅灰色至带褐色的，总体外观类似于合成树脂。新材料是完全热塑性的，并发现其在约35至50℃时软化。在其刚性状态下，新组合物是可机械加工的。新材料具有良好的耐紫外线性能，因此，将其暴露在阳光下三天，没有显而易见的变化。在进行硬度试验时，发现组合物可经受500公斤/平方厘米的压力。
根据本发明新组合物上述的物理性能可借助于混入适宜的添加剂和/或填料而改进。因此，材料的强度可借助于加入作为增强材料的纤维（如：玻璃纤维、石墨纤维、金属丝）或颗粒或薄片而增加。新组合物可借助于加入碳粉或金属线特别是铜丝而使其导热及导电、其他的可混入的添加剂包括：颜料、稳定剂、防老化剂、增塑剂和/或疏水剂。
本发明及实施本发明的方法将在下列非限制性实施例中具体说明。
实施例1
将牛的鞣制革细细地扯碎，在将模具空腔用硅树脂脱模剂预先润滑后，将碎片放入由H13模具钢制成的模具的园柱形空腔（直径25mm，深度75mm）内，模具装有用于电加热和水冷却的装置。然后，通过活塞对在模具空腔内的原料施加压力。当模具空腔内的压力达到约700巴时，开启加热器，将温度升至140℃，同时保持主活塞上相同的压力（约3吨）。在温度约100℃时，材料发生软化，变成塑性的并被压实，这可通过活塞的渐渐下降而显示出，直到材料完全被压缩为止。继续保持同样的温度和压力8分钟，然后关闭加热器，用冷却水循环冷却模具。在冷却期间，维持其先前的压力直到温度降至约40℃为止。在进一步冷却至约30℃后，打开模具，从中取出形成的园柱件。发现此材料是硬的和光滑的，其表面光洁度与模具的相对应。材料是棕色的，密度为1.1～1.2g/Cm3（皮革的密度为0.86～1.02g/Cm3），在肖氏硬度试验中（ASTM），肖氏硬度HD＝85。
实施例2
由两步法制备成形物体
在第一步中，使用与实施例1相同的原料，以及同样的加工步骤，只是完全压缩的塑化了的材料维持在高温仅仅1分钟，模具然后迅速地被冷却至室温。经过这一步获得了所谓的“生坯”，其还没完全地压实，仍是浅灰白色的，没有光滑的表面，但是其刚性足以用来加工。
在第二个阶段中，将上面获得的生坯放入另一个模具的空腔，此空腔具有与园柱生坯不同的形状。随后，渐渐地加热该第二模具至140℃，通过活塞对生坯施加300巴的压力。维持温度和压力约3至5分钟，可以看出，当温度达到约120℃时，材料开始塑性地流动，并完全地填充模具空腔。然后，在同样的压力下冷却模具，直到温度达到约30℃为止。随后，将成形产品从模具中取出。产品是光滑的和表面光泽的、棕色的并有如实施例1中获得的产品同样的物理性能。
实施例3
将磨碎的白色生皮薄片（平均颗粒尺寸约4×1.5×0.75mm）放入加压园柱空腔，其中，材料在室温，始压P0（通常690巴）压缩20分钟。然后，维持始压P0或降至较低的压力P1（见下表1），在恒定的模具空腔容积（固定模具活塞的位置）条件下，以5℃/分的速度渐渐升高温度。记录模具空腔的内相应于温度增加的压力变化。可以看出，在第一个阶段中，压力稳定地下降，达到一平衡段（第二个阶段），在此，直到温度升至特征温度Tc处，压力一直是维持恒定的，从温度Tc处起，压力基本上与温度成线性函数上升。发现温度Tc与原料的性质和物理性状有关，与始压P0及在室温下材料经受压力P0的作用时间长短有关，与压力P1有关，可能还与加热速率有关。试验结果如下表1所示。
表1
P0（巴） P1（巴） Tc（℃）
（20分钟）
920 920 67
690 690 81
690 554 81
690 462 83
690 373 87
690 318 88
690 288 91.5
690 272 92
690 231 96.5
690（2小时） 690 76
690（6小时） 690 72
在达到温度Tc后（以给定的加热速率和始压P1），冷却模具并迅速地打开时，发现已形成了一定量的棕色塑化了的材料。材料保持在压力及温度Tc的时间越长，产品塑化的程度越深，棕色的颜色越深。因此，借助于调节维持材料在压力P1及温度Tc或某一较高的温度的时间的长短，可获得想要的性能的产品。
在另一实验中，原料首先在P0＝690巴进行压缩，随后，在大气压力及145℃温度的条件下在模具空腔内停留10分钟，然后，迅速地冷却至室温。结果发现产品是具有海绵体结构的硬质棕色材料。
原料颗粒尺寸的影响：
将同样的白色生皮原料磨细至与粗粉末类似的颗粒，并用如上所述的P0＝P1＝690巴进行处理。结果发现与上述表181℃相比，其温度Tc是67℃。
原料性质的影响：
磨碎至细粉末的生山羊皮如上（P0＝P1＝690巴）进行处理，显示出了Tc为55℃，而用来源于鞣制鞋皮的粗棕色粉末为原料，显示出了Tc＝100℃。
实施例4
完全处理材料的软化：
生皮薄片材料借助于加热至150℃在690巴的压力下，在模具的园柱空腔内进行处理半个小时。当这样获得的园柱成形产品在230至925巴的压力P1下再加热时，发现Tc为42°±5℃。