Garbowanie (skóra)
Garbowanie to proces obróbki skór zwierzęcych w celu wytworzenia skóry . Miejscem obróbki skór jest garbarnia .
Garbowanie skóry do skóry to proces, który trwale zmienia białkową strukturę skóry, czyniąc ją bardziej wytrzymałą i mniej podatną na rozkład i przebarwienia.
Przed garbowaniem skóry są odwłoszone, odtłuszczone, odsolone i moczone w wodzie przez okres od sześciu godzin do dwóch dni. Historycznie proces ten był uważany za szkodliwy lub „śmierdzący handel” i spychany na obrzeża miasta.
Historycznie, garbowanie wykorzystywało taninę , kwaśny związek chemiczny pochodzący z kory niektórych drzew. Alternatywną metodą, opracowaną w XIX wieku, jest garbowanie chromowe, w którym zamiast naturalnych garbników stosuje się sole chromu.
Historia
Angielskie słowo oznaczające garbowanie pochodzi ze średniowiecznej łaciny tannāre , pochodnej tannum ( kora dębu ), od francuskiego tan ( tanbark ), od starokornwalijskiego garbnika ( czerwony dąb ). Terminy te są związane z hipotetycznym Proto-indoeuropejskim * dʰonu oznaczającym „jodłę”. (To samo słowo jest źródłem staro-wysoko-niemieckiej tanny oznaczającej „jodło”, spokrewnionej ze współczesnym Tannenbaumem ). Pomimo pomieszania językowego między całkiem różnymi drzewami iglastymi i dębami, słowo tan odniesienie do barwników i rodzajów konserwacji skóry pochodzi z galijskiego użycia odnoszącego się do kory dębów (pierwotne źródło garbników), a nie jodeł. [ potrzebne źródło ]
Starożytne cywilizacje używały skóry do bukłaków , toreb, uprzęży i uprzęży, łodzi, zbroi , kołczanów , pochw , butów i sandałów . Garbarstwem zajmowali się mieszkańcy Mehrgarh w Pakistanie między 7000 a 3300 rokiem p.n.e. Około 2500 roku p.n.e. Sumerowie zaczęli używać skóry, mocowanej miedzianymi ćwiekami , na kołach rydwanów . [ potrzebne źródło ]
Dawniej garbowanie było uważane za uciążliwy lub „śmierdzący zawód” i zepchnięte na obrzeża miasta, wśród biedoty. Rzeczywiście, garbowanie starożytnymi metodami jest tak cuchnące, że garbarnie są nadal odizolowane od miast, w których stosuje się stare metody. Skóry zazwyczaj docierały do garbarni wysuszone, sztywne i brudne od ziemi i posoki. Po pierwsze, starożytni garbarze moczyli skóry w wodzie, aby je oczyścić i zmiękczyć. Następnie tłukli i szorowali skórę, aby usunąć resztki mięsa i tłuszczu . Włosy usuwano przez moczenie skóry w moczu , malując ją środkiem alkalicznym wapna lub po prostu pozwolić skórze zgnić na kilka miesięcy, a następnie zanurzyć ją w roztworze soli. Po rozpuszczeniu włosów garbarze zdrapywali je nożem. Po usunięciu sierści garbarze „ ugniatali ” (zmiękczali) materiał, wbijając łajno w skórę lub mocząc skórę w roztworze zwierzęcych mózgów. Bating był procesem fermentacyjnym, który opierał się na enzymach wytwarzanych przez bakterie znajdujące się w łajnie. Wśród powszechnie używanych rodzajów odchodów były psy lub gołębie.
Historycznie rzecz biorąc, rzeczywisty proces garbowania wykorzystywał garbowanie roślinne. W niektórych odmianach procesu olejek cedrowy , ałun lub garbnik nakładano na skórę jako środek garbujący. W miarę rozciągania skóra traciła wilgoć i wchłaniała środek.
Po przyjęciu w medycynie moczenia szwów jelitowych w roztworze chromu (III) po 1840 r. odkryto, że metoda ta może być stosowana również do skóry i dlatego została przyjęta przez garbarzy.
Przygotowanie
Proces garbowania rozpoczyna się od pozyskania skóry zwierzęcej. Kiedy skóra zwierzęcia ma być garbowana, zwierzę jest zabijane i oskórowane, zanim ciepło ciała opuści tkanki. Może to zrobić garbarz lub zdobyć skórę w rzeźni, na farmie lub u lokalnego handlarza futrami.
Przygotowanie skór rozpoczyna się od peklowania ich solą, aby zapobiec gniciu kolagenu spowodowanego rozwojem bakterii w czasie od pozyskania skóry do jej przetworzenia. Peklowanie usuwa wodę ze skór i skórek za pomocą różnicy ciśnień osmotycznych. Zawartość wilgoci w skórach i skórkach jest znacznie zmniejszona, a ciśnienie osmotyczne wzrosło do tego stopnia, że bakterie nie są w stanie się rozwijać. Podczas solenia na mokro skóry są mocno solone, a następnie prasowane w paczki przez około 30 dni. W solance - peklowanie, skóry miesza się w kąpieli solankowej przez około 16 godzin. Peklowanie można również przeprowadzić przez konserwację skór w bardzo niskich temperaturach.
Operacje w Beamhouse
Etapy produkcji skóry między peklowaniem a garbowaniem są wspólnie określane jako operacje w warsztacie mokrym. Obejmują one kolejno namaczanie, wapnowanie , usuwanie obcych tkanek (odwłaszanie, szorowanie i mizdrowanie), odwapnianie , mącenie lub puerowanie, moczenie i marynowanie.
Moczenie
Podczas moczenia skóry są moczone w czystej wodzie, aby usunąć sól pozostałą po peklowaniu i zwiększyć wilgotność, aby skóra lub skórka mogła być poddana dalszej obróbce.
Aby zapobiec uszkodzeniu skóry przez wzrost bakterii podczas moczenia, można stosować biocydy , zwykle ditiokarbaminiany . Fungicydy, takie jak TCMTB , można również dodać w późniejszym etapie procesu, aby chronić mokre skóry przed rozwojem pleśni. Po 1980 r. zakazano stosowania biocydów na bazie pentachlorofenolu i rtęci oraz ich pochodnych.
Wapnowanie
Po namoczeniu skóry są poddawane działaniu mleka wapiennego (środek zasadowy), zwykle uzupełnionego „środkami wyostrzającymi” (środki redukujące dwusiarczek), takie jak siarczek sodu , cyjanki , aminy itp.
Ten:
- Usuwa włosy i inne substancje keratynowe
- Usuwa niektóre rozpuszczalne białka międzyfibrylarne, takie jak mucyny
- Pęczniej i rozdzielaj włókna do pożądanego stopnia
- W pewnym stopniu usuwa naturalny tłuszcz i tłuszcze
- Doprowadza kolagen w skórze do odpowiedniego stanu dla zadowalającego garbowania
Osłabienie włosów jest zależne od rozpadu mostka dwusiarczkowego aminokwasu cystyny , który jest charakterystyczny dla keratynowych białek, które nadają włosom i wełnie siłę (keratyna zazwyczaj stanowi 90% suchej masy włosów) . Atomy wodoru dostarczane przez środek wyostrzający osłabiają wiązanie cząsteczkowe cystyny, w wyniku czego kowalencyjne wiązania dwusiarczkowe zostają ostatecznie zerwane, osłabiając keratynę. W pewnym stopniu ostrzenie również przyczynia się do usuwania włosia, ponieważ ma tendencję do rozkładania białek włosów.
Punkt izoelektryczny kolagenu (białka wzmacniającego tkanki niezwiązanego z keratyną) w skórze jest również przesunięty do około pH 4,7 z powodu wapnowania.
Wszelkie włosy pozostałe po wapnowaniu są usuwane mechanicznie poprzez zeskrobywanie skóry tępym nożem w procesie znanym jako scudding.
Odwapnianie i mruganie
pH kolagenu jest następnie obniżane, aby enzymy mogły na niego oddziaływać w procesie znanym jako odwapnianie. W zależności od końcowego zastosowania skóry, skóry można poddać działaniu enzymów w celu ich zmiękczenia, w procesie zwanym batingiem . We współczesnym garbarstwie enzymy te są czynnikami oczyszczonymi, a proces ich wytwarzania nie wymaga już fermentacji bakteryjnej (jak w przypadku moczenia w wodzie z łajna).
Marynowanie
Trawienie to inne określenie garbowania, czyli współczesnego odpowiednika przekształcania surowej skóry w skórę przy użyciu nowoczesnych środków chemicznych, jeśli preferowane jest garbowanie mineralne. Po zakończeniu kąpieli skóry i skórki poddaje się obróbce, najpierw zanurzając je w kąpieli zawierającej sól kuchenną (chlorek sodu), zwykle 1 kwarta soli na 1 galon gorącej wody. Gdy woda ostygnie, dodaje się jedną płynną uncję kwasu siarkowego . Małe skórki pozostawia się w tym naparze na 2 dni, większe od 1 tygodnia do nawet 2 miesięcy. Ma to na celu obniżenie pH kolagenu do bardzo niskiego poziomu 2,8-3,0 tak, aby ułatwić penetrację garbnika mineralnego w głąb skóry. Ten proces jest znany jako marynowanie. Sól wnika w skórę dwa razy szybciej niż kwas i tłumi efekt pęcznienia spowodowanego nagłym spadkiem pH.
W garbowaniu roślinnym skóry są moczone w roztworze do kąpieli zawierającym garbniki roślinne, takie jak między innymi orzechy galasowe , liście sumaka , liście niektórych drzew akacji , zewnętrzne zielone łupiny orzechów włoskich . Stosowanie garbowania roślinnego jest procesem, który trwa dłużej niż garbowanie mineralne przy przetwarzaniu surowych skór w skórę. Skóra garbowana mineralnie stosowana jest głównie do produkcji obuwia, siedzeń samochodowych oraz tapicerki w domach (sofy itp.). Skóra garbowana roślinnie jest używana w rzemiośle skórzanym oraz w produkcji drobnych artykułów skórzanych, takich jak portfele, torebki i ubrania.
Proces
Opalanie chromowe
Siarczan chromu(III) ( [Cr(H 2 O) 6 ] 2 (SO 4 ) 3 ) od dawna uważany jest za najskuteczniejszy i najskuteczniejszy środek opalający. Związki chromu (III) stosowane w garbarstwie są znacznie mniej toksyczne niż chrom sześciowartościowy , chociaż ten ostatni powstaje w wyniku nieodpowiedniego przetwarzania odpadów. Siarczan chromu(III) rozpuszcza się dając kation heksaakwachromu(III), [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ , który przy wyższym pH ulega procesom zwanym olacją otrzymując związki polichromu(III) aktywne w garbowaniu, będące sieciowaniem podjednostek kolagenu. Chemia [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ jest bardziej złożona w kąpieli opalającej niż w wodzie ze względu na obecność różnych ligandów. Niektóre ligandy obejmują anion siarczanowy, grupy karboksylowe kolagenu, grupy aminowe z łańcuchów bocznych aminokwasów i środki maskujące. Środki maskujące to kwasy karboksylowe , takie jak kwas octowy , stosowany do hamowania tworzenia łańcuchów polichromu (III). Środki maskujące pozwalają opalaczowi na dalsze podwyższenie pH w celu zwiększenia reaktywności kolagenu bez hamowania penetracji kompleksów chromu(III).
Kolagen charakteryzuje się wysoką zawartością glicyny , proliny i hydroksyproliny , zwykle w powtórzeniu -gly-pro-hypro-gly-. Reszty te powodują powstanie spiralnej struktury kolagenu. Wysoka zawartość hydroksyproliny w kolagenie umożliwia sieciowanie poprzez wiązania wodorowe w strukturze helikalnej. Zjonizowane grupy karboksylowe (RCO 2- ) powstają w wyniku działania wodorotlenku. Przemiana ta zachodzi podczas procesu wapnowania, przed wprowadzeniem garbnika (soli chromu). Później, podczas marynowania, grupy karboksylowe kolagenu są czasowo protonowane w celu umożliwienia transportu jonów chromu. Podczas etapu alkalizowania garbowania grupy karboksylowe są jonizowane i koordynowane jako ligandy z centrami chromu (III) klastrów okso-wodorotlenkowych.
Opalanie zwiększa odległość między łańcuchami białek w kolagenie z 10 do 17 Å. Różnica jest zgodna z usieciowaniem przez gatunki polichromu, typu wynikającego z olationu i oksolacji.
Przed wprowadzeniem podstawowych rodzajów chromu do garbowania, wyprodukowanie skóry nadającej się do garbowania wymaga kilku etapów. pH musi być bardzo kwaśne, gdy chrom jest wprowadzany, aby zapewnić, że kompleksy chromu są wystarczająco małe, aby zmieściły się między włóknami i pozostałościami kolagenu. Po osiągnięciu pożądanego poziomu penetracji chromu w substancję, pH materiału jest ponownie podwyższane w celu ułatwienia procesu. Ten krok jest znany jako zasadyzacja. Skóry garbowane chromem w stanie surowym są szaroniebieskie, dlatego określane są jako wet blue . Garbowanie chromowe jest szybsze niż garbowanie roślinne (zajmuje mniej niż jeden dzień na tę część procesu) i daje rozciągliwą skórę, która doskonale nadaje się do stosowania w torebkach i odzieży.
Po zastosowaniu czynnika chromowego kąpiel poddawana jest działaniu wodorowęglanu sodu w procesie alkalizowania w celu podniesienia pH do wartości 3,8-4,0, indukując usieciowanie chromu i kolagenu. Wzrostowi pH zwykle towarzyszy stopniowy wzrost temperatury do 40°C. Zdolność chromu do tworzenia tak stabilnych wiązań mostkowych wyjaśnia, dlaczego jest uważany za jeden z najskuteczniejszych związków garbujących. Skóra garbowana chromem może zawierać od 4 do 5% chromu. Efektywność ta charakteryzuje się zwiększoną stabilnością hydrotermalną skóry oraz odpornością na kurczenie się w podgrzanej wodzie.
Garbowanie roślinne
Garbowanie roślinne wykorzystuje garbniki (rodzaj polifenoli o działaniu ściągającym), które występują naturalnie w korze i liściach wielu roślin. Garbniki wiążą się z białkami kolagenu w skórze i pokrywają ją, powodując, że stają się one mniej rozpuszczalne w wodzie i bardziej odporne na atak bakterii. Proces ten powoduje również, że skóra staje się bardziej elastyczna. Podstawowe kory przetwarzane w młynach do kory i używane w czasach współczesnych to kasztan , dąb , redoul , tanoak , cykuta , quebracho , namorzyn , akacja (akacja; patrz katechol ) i myrobalany z Terminalia spp., takie jak Terminalia chebula . W Etiopii połączone oleje roślinne z nasion Nigru ( Guizotia abyssinica ) i siemienia lnianego były używane do obróbki miąższu skóry, raczej jako środek do tasowania niż do garbowania. W Jemenie i Egipcie , skóry garbowano poprzez moczenie ich w kąpieli zawierającej pokruszone liście i korę akacji Salam (Acacia etbaica; A. nilotica kraussiana). Skóry naciągnięte na ramy zanurzane są na kilka tygodni w kadziach o wzrastającym stężeniu garbników. Skóra garbowana roślinnie nie jest zbyt elastyczna. Stosowany jest do walizek, mebli, obuwia, pasków i innych akcesoriów odzieżowych.
Alternatywne chemikalia
Mokra biel to termin używany w odniesieniu do skór wyprodukowanych przy użyciu alternatywnych metod garbowania, które dają skórę w kolorze złamanej bieli. Podobnie jak mokry niebieski, mokra biel jest również etapem półgotowym. Mokrą biel można wytworzyć przy użyciu aldehydów , soli glinu, cyrkonu, tytanu lub żelaza lub ich kombinacji. Obawy związane z toksycznością i wpływem na środowisko jakiegokolwiek chromu (VI), który może tworzyć się podczas procesu garbowania, doprowadziły do wzmożonych badań nad wydajniejszymi metodami bieli na mokro.
Naturalne opalanie
Warunki panujące na torfowiskach, w tym bardzo kwaśna woda, niska temperatura i brak tlenu, łączą się, aby zachować, ale silnie opalić skórę ciał bagiennych .
Tawing
Tawing to metoda wykorzystująca ałun i inne sole glinu, zwykle w połączeniu ze środkami wiążącymi, takimi jak żółtko jaja, mąka lub inne sole. Skóra jest rozmrażana przez moczenie w ciepłym potasowego i soli w temperaturze od 20 do 30 °C. Proces zwiększa giętkość, rozciągliwość, miękkość i jakość skóry. Następnie skóra jest suszona powietrzem (skorupiała) przez kilka tygodni, co pozwala jej się ustabilizować.
Nie zaleca się stosowania samego ałunu do garbowania surowych skór, ponieważ zmniejsza on powierzchnię skóry, czyniąc ją grubszą i twardszą w dotyku. Jeśli ałun jest nakładany na futro, sprawia, że futro jest matowe i szorstkie.
Wykończenie po opalaniu
W zależności od pożądanego wykończenia skóra może być woskowana, walcowana, smarowana, wtryskiwana olejem, dwoinowana, golona lub farbowana.
Wpływ na zdrowie i środowisko
W procesie garbowania uczestniczą związki chemiczne i organiczne, które mogą mieć szkodliwy wpływ na środowisko. Na etapie garbowania w procesie stosuje się takie środki, jak chrom, garbniki roślinne i aldehydy. Chemikalia używane do produkcji garbowanej skóry zwiększają poziom chemicznego zapotrzebowania na tlen i całkowitą ilość substancji stałych rozpuszczonych w wodzie, jeśli nie są usuwane w sposób odpowiedzialny. Procesy te zużywają również duże ilości wody i wytwarzają duże ilości zanieczyszczeń.
Garbarnia w León w Nikaragui również została zidentyfikowana jako źródło poważnego zanieczyszczenia rzeki.
Gotowanie i suszenie na słońcu może utleniać i przekształcać różne związki chromu (III) stosowane w garbarstwie w rakotwórczy chrom sześciowartościowy lub chrom (VI). Ten spływ i resztki sześciowartościowego chromu są następnie spożywane przez zwierzęta, w przypadku Bangladeszu przez kurczaki (najczęstsze źródło białka w kraju). Do 25% kurczaków w Bangladeszu zawierało szkodliwy poziom sześciowartościowego chromu, co zwiększyło ogólnokrajowy problem zdrowotny.
Chrom nie jest wyłącznie odpowiedzialny za te choroby. Metyloizotiazolinon , który służy do ochrony mikrobiologicznej (rozwój grzybów lub bakterii), powoduje problemy z oczami i skórą. Antracen , który jest używany jako środek do garbowania skóry, może powodować problemy z nerkami i wątrobą, a także jest uważany za czynnik rakotwórczy . Formaldehyd i arsen, które są używane do wykańczania skór, powodują problemy zdrowotne w oczach, płucach, wątrobie, nerkach, skórze i układzie limfatycznym, a także są uważane za czynniki rakotwórcze. Odpady z garbarni skóry są szkodliwe dla środowiska i ludzi, którzy w nim mieszkają. Stosowanie starych technologii ma duży wpływ na zanieczyszczenie środowiska przez niebezpieczne ścieki. Jest to szczególnie widoczne w małych i średnich garbarniach w krajach rozwijających się.
Grupa Robocza ONZ ds. Skóry (LWG) „zapewnia protokół audytu środowiskowego, mający na celu ocenę zakładów producentów wyrobów skórzanych” pod kątem „identyfikowalności, oszczędności energii [i] odpowiedzialnego zarządzania odpadami”.
Alternatywy
Niegarbowane skóry można suszyć i uelastyczniać przez pocieranie i rozciąganie włókien za pomocą noszy do skór oraz natłuszczanie. Jednak skóra powróci do surowej skóry , jeśli nie będzie okresowo uzupełniana tłuszczem lub olejem, zwłaszcza jeśli zostanie zamoczona. Wielu rdzennych Amerykanów z suchych regionów zachodnich nosiło ubrania wykonane w ten sposób.
Garbowanie wędzarnicze jest zaliczane do metod konwencjonalnych, takich jak garbowanie chromowe i garbowanie roślinne. Impregnacja komórek skóry formaldehydem (z dymu) zapewnia pewną odporność na drobnoustroje i wodę.
Powiązane procesy
Resztki skóry były historycznie zamieniane w klej . Garbarze umieszczali skrawki skór w kadzi z wodą i pozwalali im niszczeć przez miesiące. Mieszaninę następnie umieszczano nad ogniem, aby zagotować wodę i wytworzyć klej.
Garbarnia może być kojarzona ze szlifiernią, pierwotnie osełką do ostrzenia noży i innych ostrych narzędzi, ale później mogła sprzedawać narzędzia i materiały szewskie .
Obecnie bada się kilka metodologii oczyszczania ścieków stałych i ścieków, takich jak fermentacja beztlenowa odpadów stałych i osadów ściekowych.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- „Home Tanning of Leather and Small Fur Skins” (wyd. 1962) prowadzony przez Departament Dokumentów Rządowych UNT
- Przewodnik garbowania skóry.
- Techniczny opis całego procesu Muspratta z połowy XIX wieku.
| Międzynarodowy | |
|---|---|
| Krajowy | |
| Inny | |
