用于生物制造复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产复合材料的方法，其包含生物制造材料和二级组分。所述二级组分可为多孔材料，诸如已被涂布或以另外的方式与所述生物制造材料接触的一片纸、纤维素或织物。所述生物制造材料包含均匀的交联胶原原纤维网络并且为所述复合材料提供强度、弹性和美学外观。

A method for biological manufacturing of composite materials

The present invention relates to a method for the production of composite materials, which comprises a biological manufacturing material and a two grade component. The two group can be divided into porous materials, such as have been coated or otherwise with the biological material contact, a piece of paper or cellulose fabric. The biological manufacturing material includes a uniform cross linked collagen fibrous network and provides strength, elasticity and aesthetic appearance for the composite.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物制造复合材料的方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年2月15日提交的美国临时申请号62/295,435的优先权，并且所述申请以引用的方式整体并入。本申请涉及题目为“ENGINEEREDLEATHERANDMETHODSOFMANUFACTURETHEREOF”并且于2013年3月28日提交的美国专利申请号13/853,001；题目为“ENGINEEREDLEATHERANDMETHODSOFMANUFACTURETHEREOF”并且于2015年12月11日提交的美国专利申请号14/967,173；以及题目为“REINFORCEDENGINEEREDBIOMATERIALSANDMETHODSOFMANUFACTURETHEREOF”并且于2015年11月3日提交的PCT专利申请号PCT/US2015/058794。专利技术背景专利
本专利技术涉及由未捆绑和随机取向的三聚胶原原纤维组成的生物制造皮革材料，所述生物制造皮革材料与常规皮革产品相比表现出优越的强度、非各向异性性质以及均匀性，但所述生物制造皮革材料具有天然皮革的外观、感觉以及其他美学性质。与由塑料树脂组成的合成皮革产品不同，本专利技术的生物制造皮革基于皮革的天然组分胶原。相关技术描述。皮革。皮革被用于各种应用中，包括家具装饰材料、服装、鞋子、箱包、手袋及配件以及汽车应用。估计的皮革全球贸易价值大约为每年1000亿美元(FutureTrendsintheWorldLeatherProductsIndustryandTrade,UnitedNationsIndustrialDevelopmentOrganization,Vienna,2010)并且对皮革产品的需求在不断持续和增加。考虑到生产皮革的经济、环境和社会成本，需要满足这种需求的新方法。为了跟上技术和审美趋势，皮革产品的生产者和使用者寻求并入天然组分的表现出优越强度、均匀性、可加工性以及时尚和吸引人的美学性质的新材料。天然皮革由需要畜牧的动物的皮肤生产。然而，畜牧需要大量的饲料、牧场、水以及化石燃料。畜牧还产生空气和河道污染，包括产生像甲烷这样的温室气体。美国的一些州诸如加利福尼亚可对污染物诸如由牲畜产生的甲烷的量进行赋税。因为畜牧的成本上涨，所以皮革的价格将上涨。全球皮革工业每年屠宰多于10亿个动物。大多数皮革在从事于工业化农场经营、缺乏动物福利法或其中此类法律很大程度上或完全未执行的国家中生产。这种不人道条件下的屠宰令许多有社会意识的人反感。因此，从具有伦理、道德或宗教反对的消费者至天然皮革产品的使用，存在对没有虐待或屠宰动物的情况下人道生产或以使所屠宰的动物数量最小化的方式生产的产品的需要。将动物皮肤处理和加工成皮革还带来健康风险，因为处理动物皮肤会使工人暴露于炭疽以及其他病原体和过敏原(诸如皮革灰尘中的那些)中。工业化农场经营动物促成流感(例如，“禽流感”)和其他可最终使人突变和感染的传染性疾病的传播。动物来源的产品还易受病毒和朊病毒(“疯牛病”)污染。对于心安的生产者和消费者，存在对不呈现这些风险的皮革产品的需要。天然皮革通常为通过加工动物的生皮和皮肤(诸如牛生皮)而产生的耐用和柔软的材料。这种加工通常涉及三个主要部分：准备阶段、鞣制和复鞣。皮革还可被表面涂布或浮雕。已知多种方法制备皮肤或生皮并且将它转变成皮革。这些方法包括盐渍或冷藏生皮或皮肤以保存它；在含有表面活性剂或其他化学品的水溶液中浸泡或再水合生皮以去除盐、污垢、碎片、血液以及多余的脂肪；从生皮中去肉或去除皮下物质；对生皮进行脱毛或拔毛以去除大部分毛发；对生皮撒石灰以使纤维松散并且打开胶原束从而允许它吸收化学品；将生皮分成两个或更多个层；对生皮进行脱石灰以去除碱并且降低其pH；软化生皮以完成脱石灰过程并且使粒面光滑；脱脂以去除多余的脂肪；卷曲；漂白；通过改变pH来酸洗；或脱酸，一旦准备阶段完成，对皮革进行鞣制。与未处理的生皮相比，皮革被鞣制以增加其耐用性。鞣制将生皮或皮肤中的蛋白质转变成不会腐烂同时允许皮革材料保持柔软的稳定物质。在鞣制过程中，皮肤结构可以通过一些胶原与铬或其他鞣制剂的络合离子反应而稳定处于“打开”形式。取决于所使用的化合物，皮革的颜色和质地可变化。鞣制通常被理解成处理动物皮肤以生产皮革的方法。鞣制可以任何数量的熟知方式进行，包括通过使皮肤或生皮与植物鞣制剂、铬化合物、醛、合成鞣剂、合成、半合成或天然树脂或聚合物或/和天然鞣制油或改性油接触。植物鞣剂包括基于焦棓酸或焦儿茶酚的鞣剂，诸如橡碗、含羞草、ten、塔拉、橡树、松木、漆树、白坚木以及栗树鞣剂；铬鞣制剂包括铬盐像硫酸铬；醛鞣制剂包括戊二醛和噁唑烷化合物；合成鞣剂包括芳香族聚合物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯乙烯的共聚物、甲醛与三聚氰胺或双氰胺的缩合产物、木质素以及天然面粉。铬为最常用的鞣制材料。皮肤/生皮的pH可调节(例如，降低例如至pH2.8-3.2)以允许鞣制剂渗透；渗透之后，pH可提高以固定鞣制剂(“碱化”至稍微较高的水平，例如对于铬为pH3.8-4.2)。鞣制之后，可对皮革进行复鞣。复鞣是指可以包括着色(染色)、变薄、干燥或水合等的鞣制后处理。复鞣技术的实例包括：鞣制、润湿(再水合)、均湿(干燥)、中和(将pH调节至酸性或碱性较低的状态)、染色、加脂、固定未结合的化学品、凝结(set)、调节、软化、抛光等。可对鞣制的皮革产品进行机械或化学整饰。机械整饰可以抛光皮革以产生有光泽的表面，熨烫和电镀皮革以具有平坦、光滑的表面，浮雕皮革以提供三维印痕或图案，或翻腾皮革以提供更明显的粒面和光滑表面。化学整饰可涉及施加膜、天然或合成的涂层或其他皮革处理。这些可例如通过喷雾、淋涂或滚涂来施加。在动物生皮中，在不同年龄或物种的动物中观察到纤维胶原组织的变化。这些差异影响生皮的物理性质和从生皮生产的皮革的差异。胶原组织的变化也发生在生皮的整个厚度中。生皮的上粒面侧由细小的胶原原纤维网络组成，而较深部分(真皮)由较大的纤维束组成(图2)。粒面层的较小原纤维组织产生软而光滑的皮革美感，而较深区域的较大纤维束组织产生粗糙而粗制的皮革美感。生皮中的胶原多孔纤维组织允许施加的分子在皮革鞣制过程中渗透、稳定并且润滑它。生皮中的先天胶原组织和通过鞣制实现的改性的组合产生皮革的理想强度、垂坠和美学性质。皮革的上粒面表面由于其光滑度和柔软质地通常被认为是最理想的。这种皮革粒面含有组织化的胶原原纤维的高度多孔网络。内源性胶原原纤维被组织成具有腔式区域和重叠区域；参见图1所描绘的胶原的分层组织。上粒面皮革中的原纤维强度、微型孔隙率和密度允许鞣制剂或加脂剂渗透它，从而稳定和润滑胶原原纤维，产生人们期望的柔软、光滑和牢固的皮革。皮革生皮可被分开以获得大部分为上粒面的皮革。分开的生皮可被进一步打磨以减少分开侧上的粗粒度真皮，但总会存在一些残余的真皮和相关的粗糙外观。为了生产在两侧上具有光滑粒面的皮革，有必要面向真皮侧将两片粒面真皮侧合并，并且将它们缝在一起或使用粘合剂将它们层叠，其中光滑上粒面侧向外。存在对在其两侧上具有光滑上粒面样表面的皮革产品的需求，因为这将避免对分开并且将两个分开的皮革片缝纫或层叠在一起的需要。对皮革最终性质的控制受限于不同动物生皮之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备复合材料的方法，所述方法包括：(i)分配、包封、并入、沉积或以另外的方式引入至少一种生物制造材料到至少一种多孔、可渗透或吸收性二级组分之中或之上；其中至少一种生物制造材料包含非人胶原原纤维网络，其中材料中的小于10重量％的胶原原纤维呈具有5μm或更大直径的胶原纤维形式、呈其长度的100μm或更大排列的原纤维形式或两者；其中所述材料含有不大于40重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(ii)分配、包封、并入、沉积或以另外的方式引入至少一种生物制造材料到至少一种多孔、可渗透或吸收性二级组分之中或之上；其中所述至少一种生物制造材料包含重组非人胶原原纤维网络，其中所述胶原基本上不含有3‑羟基脯氨酸并且任选地基本上不含有羟基赖氨酸；其中所述材料含有不大于25重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(iii)成层、层压、沉积、涂布或以另外的方式使至少一种二级组分与包含非人胶原原纤维网络的至少一种生物制造材料接触，所述二级组分具有上表面和下表面或内表面和外表面，其中所述材料中的小于10重量％的所述胶原原纤维呈具有5μm或更大直径的胶原纤维形式、呈其长度的100μm或更大排列的原纤维形式或两者；其中所述材料含有不大于40重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(iv)成层、层压、沉积、涂布或以另外的方式使至少一种二级组分与包含重组非人胶原原纤维网络的至少一种生物制造材料接触，所述二级组分具有上表面和下表面或内表面和外表面，其中所述胶原基本上不含有3‑羟基脯氨酸并且任选地基本上不含有羟基赖氨酸；其中所述材料含有不大于25重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(v)夹心、成层、层压、涂布或以另外的方式用包含非人胶原原纤维网络的至少一种生物制造材料覆盖至少一种二级组分的上表面和下表面或内表面和外表面，其中所述材料中的小于10重量％的所述胶原原纤维呈具有5μm或更大直径的胶原纤维形式、呈其长度的100μm或更大排列的原纤维形式或两者；其中所述材料含有不大于40重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(vi)夹心、成层、层压、涂布或以另外的方式用包含重组非人胶原原纤维网络的至少一种生物制造材料覆盖至少一种二级组分的上表面和下表面或内表面和外表面，其中所述胶原基本上不含有3‑羟基脯氨酸；其中所述材料含有不大于25重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.15 US 62/295,4351.一种用于制备复合材料的方法，所述方法包括：(i)分配、包封、并入、沉积或以另外的方式引入至少一种生物制造材料到至少一种多孔、可渗透或吸收性二级组分之中或之上；其中至少一种生物制造材料包含非人胶原原纤维网络，其中材料中的小于10重量％的胶原原纤维呈具有5μm或更大直径的胶原纤维形式、呈其长度的100μm或更大排列的原纤维形式或两者；其中所述材料含有不大于40重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(ii)分配、包封、并入、沉积或以另外的方式引入至少一种生物制造材料到至少一种多孔、可渗透或吸收性二级组分之中或之上；其中所述至少一种生物制造材料包含重组非人胶原原纤维网络，其中所述胶原基本上不含有3-羟基脯氨酸并且任选地基本上不含有羟基赖氨酸；其中所述材料含有不大于25重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(iii)成层、层压、沉积、涂布或以另外的方式使至少一种二级组分与包含非人胶原原纤维网络的至少一种生物制造材料接触，所述二级组分具有上表面和下表面或内表面和外表面，其中所述材料中的小于10重量％的所述胶原原纤维呈具有5μm或更大直径的胶原纤维形式、呈其长度的100μm或更大排列的原纤维形式或两者；其中所述材料含有不大于40重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(iv)成层、层压、沉积、涂布或以另外的方式使至少一种二级组分与包含重组非人胶原原纤维网络的至少一种生物制造材料接触，所述二级组分具有上表面和下表面或内表面和外表面，其中所述胶原基本上不含有3-羟基脯氨酸并且任选地基本上不含有羟基赖氨酸；其中所述材料含有不大于25重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(v)夹心、成层、层压、涂布或以另外的方式用包含非人胶原原纤维网络的至少一种生物制造材料覆盖至少一种二级组分的上表面和下表面或内表面和外表面，其中所述材料中的小于10重量％的所述胶原原纤维呈具有5μm或更大直径的胶原纤维形式、呈其长度的100μm或更大排列的原纤维形式或两者；其中所述材料含有不大于40重量％的水；并且其中所述材料含有至少1％的润滑剂；或(vi)夹心、成层、层压、涂布或以另外的方式用包含重组非人胶原原纤维网络的至少一种生物制造材料覆盖至少一种二级组分的上表面和下表面或内表面和...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·P·珀赛尔，D·T·威廉姆森，S·李，A·康登，
申请(专利权)人：现代牧场股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US