Дубление (кожа) - Tanning (leather)

«Кожевенный завод» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Кожевенный завод (значения).
Дубленая кожа в Марракеш

Дубление это процесс лечения шкуры и прячется из животные производить кожа. А кожевенный завод это место, где обрабатываются шкуры.

Дубление кожи в кожу включает в себя процесс, который навсегда изменяет белковую структуру кожи, делая ее более прочной и менее уязвимой. разложение, а также, возможно, его окраска.

Перед дублением шкуры обезвоживаются, обезжириваются, обессоливаются и замачиваются в воде в течение от шести часов до двух дней. Исторически этот процесс считался вредным или «пахнущим» и относился к окраинам города.

Традиционно для загара использовали танин, кислый химическое соединение от которой процесс дубления получил свое название. Использование хром (III) раствор был принят кожевниками во время Индустриальная революция.

История

Дальнейшая информация: История скрытых материалов
Дубление c. 1880 г.
Таннер, Нюрнберг, 1609
Очистка коры болиголова для кожевенного завода в г. Праттсвилл, Нью-Йорк, в 1840-х годах, когда он был самым большим в мире

Английское слово для загара происходит от средневековой латыни. таннаре, производная от таннум (кора дуба ), с французского загар (танбарк), от старо-корнуоллского загар (красный дуб). Эти термины связаны с гипотетическим протоиндоевропейским *доону что означает «ель». (Это же слово является источником Древневерхненемецкий танна значение «ель», относящееся к современному Танненбаум ). Несмотря на языковую путаницу между совершенно разными хвойными деревьями и дубами, слово загар Говоря о красителях и типах консервации шкуры, мы используем гауличскую кору дуба (первоначальный источник танина), а не ели.

Древние цивилизации использовали кожу для бурдюк, сумки, сбруи и снасти, лодки, броня, колчаны, ножны, сапоги, и сандалии. Дубление производили жители г. Mehrgarh в Пакистане между 7000 и 3300 годами до нашей эры.[1] Около 2500 г. до н. Э., то Шумеры начал использовать кожу, прикрепленную медь шпильки, на колесница колеса.[нужна цитата ]

Раньше дубление считалось вредным или «пахнущим» делом, и его относили к окраинам города, среди бедняков. Действительно, дубление древними методами настолько неприятно пахнет, что кожевенные заводы по-прежнему изолированы от тех городов, где используются старые методы. Шкуры обычно поступали на кожевенный завод высушенными, жесткими и грязными от земли и крови. Сначала древние кожевники замачивали кожу в воде, чтобы очистить и смягчить ее. Затем они истирали кожу, чтобы удалить остатки. плоть и жир. Волосы удаляли путем замачивания кожи в моча,[2] раскрашивая его щелочной Лайм смесь, или просто дать коже разложиться в течение нескольких месяцев, а затем окунуть ее в солевой раствор. После того, как волосы были распущены, кожевники соскребали их ножом. После того, как волосы были удалены, дубильщики «размягчали» материал, растирая его. навоз в кожу или замачивание кожи в растворе мозга животных. Брожение было ферментативным процессом, в котором использовались ферменты, вырабатываемые бактериями, обнаруженными в навозе. Среди обычно используемых видов навоза были собачий и голубиный.[3]

Исторически в процессе дубления использовалось растительное дубление. В некоторых вариантах процесса кедровое масло, квасцы, или танин наносили на кожу в качестве загара. Когда кожа растягивается, она теряет влагу и впитывает агент.

После принятия в медицине промокания кишечника швы в растворе хрома (III) после 1840 года было обнаружено, что этот метод также можно использовать с кожей и, таким образом, был принят кожевниками.[4]

Подготовка

Дубленая шкура кролика. Мех остался, за исключением небольших пятен, обнажающих кожу.

Процесс дубления начинается с получения шкуры животного. Когда кожа животного подвергается дублению, животное убивают и снимают шкуру до того, как тепло тела покидает ткани.[5] Это может сделать кожевник, получить шкуру на бойне, ферме или у местного торговца мехом.

Подготовка шкур начинается с лечение их с солью, чтобы предотвратить гниение коллагена из-за роста бактерий в течение промежутка времени от получения шкуры до обработки. Обработка удаляет воду из шкур и кож, используя разницу осмотического давления. Содержание влаги в шкурах и шкурах значительно снижается, а осмотическое давление повышается до такой степени, что бактерии не могут расти. При мокром посоле шкуры сильно засолены, а затем спрессованы в пакеты примерно на 30 дней. В рассол После отверждения шкуры перемешивают в ванне с соленой водой около 16 часов. Отверждение также может быть достигнуто путем сохранения шкур и кож при очень низких температурах.

Beamhouse операции

Этапы производства кожи между отверждением и дублением в совокупности называются операциями по переработке кожи. Они включают, по порядку, замачивание, известкование, удаление посторонних тканей (безволосый, скуддинг и обмускуление), обеззоливание, взбивание или пурирование, обливание и маринование.[6][7]

Замачивание

При замачивании шкуры замачиваются в чистой воде, чтобы удалить соль, оставшуюся после отверждения, и повысить влажность, чтобы шкуру или кожу можно было обрабатывать в дальнейшем.

Чтобы предотвратить повреждение кожи размножением бактерий во время замачивания, биоциды, как правило, можно использовать дитиокарбаматы. Фунгициды, такие как 2-тиоцианометилтиобензотиазол, также могут быть добавлены позже в процессе для защиты мокрой кожи от роста плесени. После 1980 г. использование пентахлорфенол и Меркурий биоциды на основе и их производные были запрещены.[8]

Известкование

Основная статья: Известкование (обработка кожи)

После замачивания шкуры обрабатывают известковое молоко (основной агент), как правило, дополняется «агентами для заточки» (дисульфидными восстановителями), такими как натрий сульфид, цианиды, амины, так далее.

Эта:

  • Удаляет волосы и другие ороговевшие вещества
  • Удаляет некоторые межфибриллярные растворимые белки, такие как муцины.
  • Набухают и разделяют волокна до желаемой степени
  • В некоторой степени удаляет натуральный жир и жиры
  • Приносит коллаген в шкуре до надлежащего состояния для удовлетворительного дубления

Ослабление волос зависит от разрушения дисульфидной связи аминокислоты цистина, что является характеристикой кератин класс протеинов, придающих волосам силу и шерсть (кератин обычно составляет 90% сухой массы волос). Атомы водорода, поступающие от заточки, ослабляют цистин молекулярная связь, посредством которой ковалентный дисульфидная связь звенья в конечном итоге разрываются, ослабляя кератин. В некоторой степени затачивание также способствует ослаблению волос, так как при этом происходит расщепление белков волос.

В изоэлектрическая точка коллагена (укрепляющий ткани белок, не связанный с кератином) в шкуре также смещается примерно до 4,7 из-за известкования.

Традиционный ручной скуддинг в Марракеше, Марокко

Волосы, оставшиеся после известкования, удаляются механически, соскребая кожу тупым ножом, этот процесс известен как скудинг.

Обеззоливание и затирка

Основная статья: Обеззоливание

Затем pH коллагена снижается, поэтому ферменты могут воздействовать на него в процессе, известном как обеззоливание. В зависимости от конечного использования кожи, шкуры могут быть обработаны ферментами, чтобы смягчить их, этот процесс называется взбиванием. В современном дубильном производстве эти ферменты являются очищенными агентами, и для их производства больше не требуется бактериальная ферментация (как при вымачивании навозной воды).[9]

Травление

После того, как взбивание завершено, шкуры и шкуры обрабатываются сначала поваренной солью (хлорид натрия), а затем серная кислота, если необходимо сделать минеральное дубление. Это делается для того, чтобы снизить pH коллагена до очень низкого уровня, чтобы облегчить проникновение минерального дубильного агента в вещество. Этот процесс известен как травление. Соль проникает в шкуру в два раза быстрее, чем кислота, и сдерживает вредное воздействие внезапного падения pH.

Обработать

Хромовое дубление

Современный электробарабан для дубления в Германии

Сульфат хрома (III) ([Cr (H2O)6]2(ТАК4)3) долгое время считался самым действенным и действенным дубильным средством.[10][11] Соединения хрома (III), используемые при дублении, значительно менее токсичны, чем шестивалентный хром, хотя последнее возникает из-за неадекватной обработки отходов. Сульфат хрома (III) растворяется с образованием катиона гексааквахрома (III), [Cr (H2O)6]3+, который при более высоком pH претерпевает процессы, называемые олация для получения соединений полихрома (III), активных при дублении,[12] будучи сшивание субъединиц коллагена. Химия [Cr (H2O)6]3+ в ванне для загара более сложен, чем в воде, из-за наличия множества лигандов. Некоторые лиганды включают сульфат-анион, карбоксильные группы коллагена, аминогруппы из боковых цепей аминокислоты, и маскирующие агенты. Маскирующие агенты карбоновые кислоты, такие как уксусная кислота, используется для подавления образования цепей полихрома (III). Маскирующие агенты позволяют дубилу еще больше увеличивать pH для увеличения реакционной способности коллагена, не препятствуя проникновению комплексов хрома (III).

Коллаген характеризуется высоким содержанием глицин, пролин, и гидроксипролин, обычно в повторе -gly-pro-hypro-gly-.[13] Эти остатки образуют спиральную структуру коллагена. Высокое содержание гидроксипролина в коллагене способствует значительному сшиванию водородная связь внутри спиральной структуры. Ионизированные карбоксильные группы (RCO2−) образуются при гидролизе коллагена под действием гидроксида. Это преобразование происходит во время процесса известкования перед введением дубильного агента (солей хрома). Ионизированные карбоксильные группы координируются как лиганды с центрами хрома (III) оксогидроксидных кластеров.

Загар увеличивает расстояние между белковыми цепями в коллагене с 10 до 17 Å.[14] Различие согласуется со сшивкой полихромными частицами, возникающими в результате олатирования и оксоляции.

Возможные механизмы дубления хрома (III)

Перед введением основных видов хрома при дублении необходимо выполнить несколько шагов, чтобы получить дубимую шкуру. Когда вводится хром, pH должен быть очень кислым, чтобы комплексы хрома были достаточно маленькими, чтобы поместиться между волокнами и остатками коллагена. Как только желаемый уровень проникновения хрома в вещество будет достигнут, pH материала снова повышается, чтобы облегчить процесс. Этот шаг известен как базификация. В необработанном состоянии кожа хромового дубления имеет серовато-синий цвет, поэтому называется влажный синий. Хромовое дубление происходит быстрее, чем растительное дубление (менее суток для этой части процесса), и дает эластичную кожу, которая отлично подходит для использования в сумках и одежде.

После нанесения хромового агента ванну обрабатывают бикарбонатом натрия для повышения pH до 4,0–4,3, что вызывает образование поперечных связей между хромом и коллагеном. Повышение pH обычно сопровождается постепенным повышением температуры до 40 ° C.[15] Способность хрома образовывать такие стабильные мостиковые связи объясняет, почему он считается одним из самых эффективных соединений для дубления. Кожа хромового дубления может содержать от 4 до 5% хрома.[14] Эта эффективность характеризуется повышенной гидротермальной стабильностью кожи и ее сопротивлением усадке в нагретой воде.[11]

Растительное дубление

Использование растительного дубления дубильные вещества (класс полифенольных вяжущих химических веществ), которые естественным образом встречаются в коре и листьях многих растений. Танины связываются с белками коллагена в шкуре и покрывают их, делая их менее растворимыми в воде и более устойчивыми к бактериальным атакам. Этот процесс также делает шкуру более гибкой. Первичная кора, переработанная в мельницы коры и используются в наше время каштан, дуб, Redoul, таноак, болиголов, квебрахо, мангровые заросли, плетень (акация; см. катехол ), и миробаланс от Терминалия spp., такие как Терминалия чебула. Натянутые на рамы шкуры погружают на несколько недель в чаны с увеличивающейся концентрацией танина. Шкура растительного дубления не очень гибкая. Используется для багажа, мебели, обуви, ремней и других аксессуаров одежды.

Альтернативные химикаты

Мокрый белый Это термин, используемый для кож, произведенных с использованием альтернативных методов дубления, при которых получается кожа не совсем белого цвета. Как и влажный синий, влажный белый - это еще и полуфабрикат. Влажный белый цвет можно получить, используя альдегиды, соли алюминия, циркония, титана или железа или их комбинация. Обеспокоенность токсичностью и воздействием на окружающую среду любого хрома (VI), который может образовываться в процессе дубления, привела к расширению исследований в области более эффективных методов влажной белизны.

Естественный загар

Условия, присутствующие на болотах, в том числе очень кислая вода, низкая температура и недостаток кислорода, сочетаются, чтобы сохранить, но сильно загореть на коже. болота.

Tawing

Tawing - это метод, который использует квасцы и другие соли алюминия, обычно в сочетании со связующими, такими как яичный желток, мука или другие соли. Шкуру замачивают в теплом поташ раствор квасцов и солей, от 20 до 30 ° C. Этот процесс увеличивает гибкость, растяжимость, мягкость и качество кожи. Затем шкуру сушат на воздухе (покрывают коркой) в течение нескольких недель, что позволяет ей стабилизироваться.[16]

Последующее дубление

В зависимости от желаемой отделки кожа может быть обработана воском, прокатана, смазана, обработана маслом, разрезана, выбрита или окрашена.

Воздействие на здоровье и окружающую среду

Кожа дубленая лосося

В процессе дубления используются химические и органические соединения, которые могут пагубно воздействовать на окружающую среду. Такие агенты, как хром, растительные дубильные вещества и альдегиды, используются на стадии дубления процесса.[17] Химические вещества, используемые при производстве дубленой кожи, повышают уровень химическая потребность в кислороде и общее количество растворенных твердых веществ в воде при несоблюдении правил утилизации. В этих процессах также используется большое количество воды и образуется большое количество загрязняющих веществ.[18]

Кожевенный завод в Леон, Никарагуа, также был определен как источник основного загрязнения реки.[19]

Кипячение и сушка на солнце могут окислять и превращать различные соединения хрома (III), используемые при дублении, в канцерогенный шестивалентный хром, или хром (VI). Этот сток и отходы шестивалентного хрома затем потребляются животными, в случае Бангладеш: куры (самый распространенный источник белка в стране). До 25% кур в Бангладеш содержали опасные уровни шестивалентного хрома, что усугубляло проблему национального здоровья.[20]

Хром не несет единоличной ответственности за эти заболевания. Метилизотиазолинон, который используется для микробиологической защиты (рост грибков или бактерий), вызывает проблемы с глазами и кожей. Антрацен, который используется как дубитель для кожи, может вызывать проблемы с почками и печенью, а также считается канцероген. Формальдегид и мышьяк, которые используются для отделки кожи, вызывают проблемы со здоровьем в глазах, легких, печени, почках, коже и лимфатической системе, а также считаются канцерогенами.[18] Отходы кожевенных заводов наносят вред окружающей среде и людям, которые в ней живут. Использование старых технологий играет важную роль в том, как опасные сточные воды приводят к загрязнению окружающей среды. Это особенно заметно на малых и средних кожевенных заводах в развивающихся странах.[21]

Рабочая группа ООН по кожевенным изделиям (LWG) «предоставляет протокол экологического аудита, предназначенный для оценки производственных мощностей производителей кожи»,[22] для «прослеживаемости, энергосбережения и ответственного обращения с отходами».[23]

Альтернативы

В качестве альтернативы дублению шкуры можно сушить для получения сыромятная кожа а не кожа.

Связанные процессы

Остатки кожи исторически превращались в клей. Кожевники помещали обрывки прячется в чан с водой и пусть они портятся в течение нескольких месяцев. Затем смесь помещали на огонь, чтобы выкипела вода и получился клей.

Кожевенный завод может ассоциироваться с мясоперерабатывающим заводом, первоначально точильный камень приспособление для заточки ножей и других острых инструментов, но позже можно было носить сапожники Продажа инструментов и материалов.[24]

В настоящее время исследуются несколько методологий очистки твердых и сточных вод, такие как анаэробное сбраживание твердых отходов и осадка сточных вод.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Поссель, Грегори Л. (1996). Mehrgarh в Оксфордский компаньон археологии, отредактированный Брайаном Фэгэном. Издательство Оксфордского университета.
  2. ^ Кумар, Мохи (20 августа 2013 г.). «От пороха до отбеливателя для зубов: наука, лежащая в основе исторического использования мочи». smithsonian.com. Получено 16 декабря, 2018.
  3. ^ Джонсон, Стивен (2006). Карта Призрака. Нью-Йорк: Книги Риверхеда. С. 4, 263. ISBN  978-1-59448-269-4.
  4. ^ «История новых идей в кожевенном производстве - Leather International». www.leathermag.com. В архиве из оригинала 2 января 2017 г.. Получено 27 апреля 2018.
  5. ^ "Что такое кожа растительного дубления?". Кошелек Shoppe. 2018-03-07.
  6. ^ «Словарь Этерингтона и Робертса». Основание Американский институт охраны природы. 2011-03-10. В архиве из оригинала от 25.02.2011. Получено 2011-10-14.
  7. ^ «3. Кожевенные заводы, Описание процесса дубления». Продовольственная и сельскохозяйственная организация. В архиве из оригинала от 22.08.2011. Получено 2011-10-14.
  8. ^ «Опасные химические вещества в одежде» GreenPeace.org. Проверено 13 ноября 2018.
  9. ^ Ковингтон, Тони (31 августа 2002 г.). «Письма: Чистый собачий помет». Новый ученый. В архиве из оригинала 13 апреля 2016 г.. Получено 6 января 2016.
  10. ^ Уилсон, Дж. Химия кожевенного производства. The Chemical Catalog Company, Inc. Нью-Йорк, 1923 год.
  11. ^ а б Ковингтон, А. Обзор химического общества "Современная химия дубления" 1997, том 26, 111–126. Дои:10.1039 / CS9972600111
  12. ^ Harlan, J .; Feairheller, S .; Adv. Exp. Med. Биол. 1977, 86А, 425.
  13. ^ Heidemann, E .; J. Soc. Кожа Technol. Chem., 1982, 66, 21.
  14. ^ а б Густавсон, К. "Химия процессов дубления", Academic Press Inc., Нью-Йорк, 1956.
  15. ^ Heidemann, E .; Кожа. Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2005. Дои:10.1002 / 14356007.a15_259
  16. ^ "Этерингтон и Робертс. Словарь - тавинг". cool.conservation-us.org. В архиве из оригинала 29 июня 2017 г.. Получено 27 апреля 2018.
  17. ^ Лофрано, Г., Мерик, С., Бальчи, Г., и Орхон, Д. (2013). Химические и биологические технологии очистки кожевенных химикатов и сточных вод: обзор. Наука об окружающей среде в целом, 461-462, 265-281.
  18. ^ а б Дас, Мукул; Dwivedi, Premendra D .; Ядав, Ашиш; Диксит, Сумита (2015). «Токсические опасности кожевенной промышленности и технологии борьбы с угрозами: обзор». Журнал чистого производства. 87: 39–49. Дои:10.1016 / j.jclepro.2014.10.017. В архиве из оригинала от 24.03.2016. Получено 2015-11-07.
  19. ^ Район Родригес, Клара. «Стратегия внедрения DEWATS * для промышленных стоков в Леоне (Никарагуа)» (PDF). Университет Хафенсити Гамбург. Эффективность использования ресурсов в архитектуре и планировании (REAP), Университет Хафенсити Гамбург. Получено 3 октября 2018.
  20. ^ http://www.gulf-times.com/bangladesh/245/details/398475/toxic-poultry-feed-threatens-bangladesh’s-poor В архиве 2014-09-07 на Wayback Machine
  21. ^ Блэкман, Аллен; Килдегаард, Арне (18 сентября 2010 г.). «Чистые технологические изменения в промышленных кластерах развивающихся стран: мексиканское дубление кожи». Экономика окружающей среды и исследования политики. 12 (3): 115–132. CiteSeerX  10.1.1.534.6195. Дои:10.1007 / s10018-010-0164-7. ISSN  1432-847X.
  22. ^ «ЦУР ООН - Кожаная рабочая группа». Кожаная рабочая группа. Получено 2019-12-08.
  23. ^ Мартинко, Катерина (6 декабря 2019 г.). «KEEN выпустила свои« самые прочные, сознательно сконструированные »ботинки». Дерево Hugger. Получено 2019-12-08.
  24. ^ Оксфордский словарь английского языка, второе издание, том VI, ISBN  0-19-861218-4 запись: "мясорубка"

внешние ссылки