Дубление (кожи)
 | этой статьи Начальный раздел может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать ключевые моменты . ( июнь 2024 г. ) |
 | Было предложено объединить эту статью с разделом «Процессы производства кожи» . ( Обсудить ) Предлагается с января 2024 г. |
Дубление , или дубление шкур это процесс обработки шкур и шкур животных , — для производства кожи . Кожевенный завод – это место, где обрабатываются шкуры.
Исторически сложилось так, что при дублении на растительной основе при производстве кожи использовался танин , кислотное химическое соединение, полученное из коры некоторых деревьев. Альтернативный метод, разработанный в 1800-х годах, — это хромовое дубление, при котором вместо природных танинов используются соли хрома.
История
[ редактировать ]Дубление кожи в кожу включает в себя процесс, который навсегда изменяет белковую структуру кожи, делая ее более прочной и менее подверженной разложению и окраске. Место, где обрабатывают шкуры, называется кожевенным заводом .
Английское слово, обозначающее дубление, происходит от средневекового латинского tannāre , производного от tannum ( дубовая кора ), от французского tan (дубовая кора), от старокорнуэльского tann (дуб). Эти термины связаны с гипотетическим протоиндоевропейским * dʰonu, означающим « ель ». (То же самое слово является источником древневерхненемецкого слова tanna, означающего «ель», родственного современному немецкому Tannenbaum ).
Древние цивилизации использовали кожу для изготовления бурдюков с водой , сумок, упряжи и снастей, лодок, доспехов , колчанов , ножен , ботинок и сандалий . Дублением занимались жители Мехргарха в Пакистане между 7000 и 3300 годами до нашей эры. [1] Около 2500 г. до н.э. шумеры начали использовать кожу, прикрепленную медными заклепками , на колесниц колесах . [ нужна ссылка ]
Процесс дубления применялся также для лодок и рыболовных судов: корой деревьев дубили веревки, сети и паруса. [2]
Раньше дубление считалось вредным или «пахнущим занятием» и было распространено на окраинах города, среди бедняков. Дубление древними методами настолько неприятно пахнет, что кожевенные заводы до сих пор изолированы от тех городов, где используются старые методы. Шкуры обычно поступали на кожевенный завод сухими и грязными, от земли и запекшейся крови. Сначала древние кожевники замачивали шкуры в воде, чтобы очистить и смягчить их. Затем они растирали и прочесывали кожу, чтобы удалить остатки плоти и жира . Волосы удаляли путем замачивания кожи в моче . [3] покрасить ее щелочной известковой смесью или просто оставить кожу разлагаться на несколько месяцев, а затем окунуть ее в соляной раствор. После того как волосы были распущены, кожевники соскребали их ножом. После того как волосы были удалены, кожевники « смягчили » материал, втирая в кожу навоз или вымачивая кожу в растворе мозгов животных. Битинг представлял собой ферментативный процесс, основанный на ферментах, вырабатываемых бактериями, обнаруженными в навозе. Среди обычно используемых видов навоза были собачий или голубиный навоз. [4]
Исторически в процессе дубления использовалось растительное дубление. В некоторых вариантах процесса кедровое масло , квасцы на кожу в качестве дубильного средства наносили или танин. Поскольку кожа растягивалась, она теряла влагу и впитывала средство.
После внедрения в медицине после 1840 года замачивания швов кишок в растворе хрома (III) было обнаружено, что этот метод также можно использовать с кожей, и поэтому он был принят кожевниками. [5]
Подготовка
[ редактировать ]
Процесс дубления начинается с получения шкуры животного. Когда шкуру животного необходимо дублить, животное убивают и снимают шкуру до того, как тепло тела покинет ткани. [6] Это может сделать кожевенник или купив шкуру на бойне, ферме или у местного торговца мехом.
Перед дублением шкуры часто обезволивают, затем удаляют жир, мясо и соединительную ткань. Затем их промывают и замачивают в воде с различными составами и готовят к нанесению дубителя. Затем их замачивают, растягивают, сушат, а иногда и коптят.
Лечение
[ редактировать ]Подготовка шкур начинается с обработки их солью, чтобы предотвратить гниение коллагена из-за роста бактерий в период от добычи шкуры до ее обработки. Вяление удаляет воду из шкур и шкур за счет разницы осмотического давления. Содержание влаги в шкурах и шкурах значительно снижается, а осмотическое давление увеличивается до такой степени, что бактерии не могут расти. При мокром засоле шкуры сильно солят, затем прессуют в пачки около 30 дней. При обработке в рассоле шкуры перемешивают в ванне с соленой водой в течение примерно 16 часов. Обработка также может быть достигнута путем сохранения шкур и шкур при очень низких температурах.
Бревенчатые работы
[ редактировать ]Этапы производства кожи между сушкой и дублением в совокупности называются операциями на бревенчатом производстве. Они включают в себя, по порядку, замачивание, известкование , удаление посторонних тканей (обезволосивание, вздутие и мездрение), обеззоливание , взбивание или пюре, замачивание и маринование. [7] [8]
Замачивание
[ редактировать ]При замачивании шкуры замачивают в чистой воде, чтобы удалить соль, оставшуюся после обработки, и повысить влажность, чтобы шкуру или кожу можно было обрабатывать дальше.
Чтобы предотвратить повреждение кожи бактериальным ростом во время периода замачивания, биоциды , обычно дитиокарбаматы можно использовать . Фунгициды, такие как TCMTB, также могут быть добавлены на более позднем этапе процесса, чтобы защитить влажную кожу от роста плесени. После 1980 года было запрещено использование биоцидов на основе пентахлорфенола , ртути и их производных. [9]
Известкование
[ редактировать ] |
После замачивания шкуры обрабатывают известковым молоком (основным агентом), обычно с добавлением «заточников» (дисульфид-восстанавливающих агентов), таких как сульфид натрия , цианиды , амины и т. д.
Этот:
- Удаляет волосы и другие ороговевшие вещества.
- Удаляет некоторые межфибриллярные растворимые белки, такие как муцины.
- Заставляет волокна набухать и расщепляться до желаемой степени.
- В некоторой степени удаляет естественный жир и жиры.
- Приводит коллаген в шкуре в надлежащее состояние для удовлетворительного дубления.
Ослабление волос зависит от разрушения дисульфидной связи аминокислоты цистина , которая является характеристикой белков кератинового класса, придающих силу волосам и шерсти (кератин обычно составляет 90% сухой массы волос). . Атомы водорода, поставляемые заостряющим агентом, ослабляют молекулярную связь цистина, в результате чего ковалентные дисульфидные связи в конечном итоге разрываются, ослабляя кератин. В некоторой степени заточка также способствует выпадению волос, поскольку она имеет тенденцию разрушать белки волос.
Изоэлектрическая точка коллагена (белка, укрепляющего ткани, не связанного с кератином) в шкуре также смещается примерно до pH 4,7 из-за известкования.
Любые волоски, оставшиеся после известкования, удаляются механически путем соскабливания кожи тупым ножом. Этот процесс известен как скрабирование.
Удаление извести и ватирование
[ редактировать ]Затем pH коллагена снижается, поэтому ферменты могут воздействовать на него в процессе, известном как обезвреживание. В зависимости от конечного использования кожи, шкуры могут быть обработаны ферментами для их смягчения. Этот процесс называется ватированием . В современном дублении эти ферменты являются очищенными агентами, и для их получения процесс больше не требует бактериальной ферментации (как при замачивании в навозной воде). [10]
Маринование
[ редактировать ]Маринование — это еще один термин, обозначающий дубление, или современный эквивалент превращения сыромятной кожи в кожу с использованием современных химических веществ, если предпочтение отдается минеральному дублению. После завершения обработки шкуры обрабатывают, сначала замачивая их в ванне, содержащей поваренную соль (хлорид натрия), обычно 1 литр соли на 1 галлон горячей воды. [11] Когда вода остынет, одну жидкую унцию серной кислоты в нее добавляют . Мелкие шкурки оставляют в этом ликере на 2 дня, а более крупные — от 1 недели до 2 месяцев. [11]
При растительном дублении шкуры замачивают в ванне, содержащей растительные танины, например, содержащиеся в галловых орехах , листьях сумаха , листьях некоторых деревьев акации , внешней зеленой скорлупе грецких орехов и других растениях. Использование растительного дубления — это процесс, который занимает больше времени, чем минеральное дубление, при переработке сыромятных изделий в кожу. Кожа минерального дубления используется в основном для изготовления обуви, автомобильных сидений и обивки домов (диванов и т. д.). Кожа растительного дубления используется в кожевенном производстве и при изготовлении небольших кожаных изделий, таких как кошельки, сумки и одежда.
Процесс
[ редактировать ]Хромовое дубление
[ редактировать ]
Сульфат хрома(III) ( [Cr(H 2 O) 6 ] 2 (SO 4 ) 3 ) долгое время считался наиболее действенным и действенным дубителем. [12] [13] Соединения хрома(III), используемые при дублении, значительно менее токсичны, чем шестивалентный хром , хотя последний образуется при неадекватной переработке отходов. Сульфат хрома(III) растворяется с образованием катиона гексааквахрома(III) [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ , который при более высоком pH подвергается процессам, называемым олатированием, с образованием соединений полихрома (III), которые активны при дублении, [14] представляет собой перекрестное сшивание субъединиц коллагена. Химия [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ в ванне для загара сложнее, чем в воде, из-за присутствия множества лигандов. Некоторые лиганды включают сульфат-анион, карбоксильные группы коллагена, аминогруппы боковых цепей аминокислот и маскирующие агенты. Маскирующими агентами являются карбоновые кислоты , такие как уксусная кислота , используемые для подавления образования цепей полихрома (III). Маскирующие агенты позволяют кожевнику дополнительно повысить pH, чтобы повысить реактивность коллагена, не препятствуя проникновению комплексов хрома (III).
Коллаген характеризуется высоким содержанием глицина , пролина и гидроксипролина , обычно в повторе -gly-pro-hypro-gly-. [15] Эти остатки образуют спиральную структуру коллагена. Высокое содержание гидроксипролина в коллагене позволяет сшивать его за счет водородных связей внутри спиральной структуры. Ионизированные карбоксильные группы (RCO 2 − ) образуются под действием гидроксида. Это преобразование происходит в процессе известкования перед введением дубителя (солей хрома). Позже во время травления карбоксильные группы коллагена временно протонируются для быстрого транспорта ионов хрома. На этапе базификации дубления карбоксильные группы ионизируются и координируются как лиганды с центрами хрома (III) оксо-гидроксильных кластеров.
Загар увеличивает расстояние между белковыми цепями в коллагене с 10 до 17 Å. [16] Это различие согласуется со сшивкой полихромов, возникающей в результате олатирования и оксоляции.
Прежде чем использовать основные виды хрома при дублении, необходимо выполнить несколько этапов для получения шкуры, пригодной для дубления. При введении хрома pH должен быть очень кислым, чтобы комплексы хрома были достаточно малы и могли поместиться между волокнами и остатками коллагена. Как только желаемый уровень проникновения хрома в вещество достигнут, pH материала снова повышают, чтобы облегчить процесс. Этот шаг известен как базификация. В необработанном виде шкуры хромового дубления имеют серовато-синий цвет, поэтому их называют вет-блю . Хромовое дубление происходит быстрее, чем растительное дубление (эта часть процесса занимает менее суток), и позволяет получить эластичную кожу, которая отлично подходит для использования в сумках и одежде.
После нанесения хромового агента ванну обрабатывают бикарбонатом натрия в процессе подщелачивания для повышения pH до 3,8–4,0, вызывая сшивку между хромом и коллагеном. Повышение pH обычно сопровождается постепенным повышением температуры до 40 °C. [17] Способность хрома образовывать такие стабильные мостиковые связи объясняет, почему он считается одним из наиболее эффективных дубильных соединений. Кожа хромового дубления может содержать от 4 до 5% хрома. [16] Эта эффективность характеризуется повышенной гидротермической стабильностью кожи и устойчивостью к усадке в нагретой воде. [13]
Растительное дубление
[ редактировать ]Для дубления овощей используются дубильные вещества (класс полифенолов, обладающих вяжущим действием), которые естественным образом содержатся в коре и листьях многих растений. Танины связываются с белками коллагена в шкуре и покрывают их, в результате чего они становятся менее водорастворимыми и более устойчивыми к бактериальному воздействию. Этот процесс также приводит к тому, что шкура становится более гибкой. Первичными корами, обрабатываемыми на корообрабатывающих заводах и используемыми в наше время, являются кора каштана , дуба , редула , таноака , болиголова , квебрахо , мангрового дерева , акации (акации; см. катехин ) и миробаланов из Terminalia spp., таких как Terminalia chebula . В Эфиопии комбинированные растительные масла семян Нигера ( Guizotia abyssinica ) и семян льна использовались для обработки мякоти кожи как средство размораживания, а не дубления. В Йемене и Египте шкуры дублили, замачивая их в ванне с измельченными листьями и корой акации Салам (Acacia etbaica; A. nilotica kraussiana). [18] Шкуры, растянутые на рамах, погружают на несколько недель в чаны с возрастающей концентрацией танина. Шкура растительного дубления не очень гибкая. Его используют для изготовления багажа, мебели, обуви, ремней и других аксессуаров одежды.
Альтернативные химикаты
[ редактировать ]Влажный белый — это термин, используемый для обозначения кожи, произведенной с использованием альтернативных методов дубления, в результате которых получается кожа не совсем белого цвета. Как и влажный синий, влажный белый также является полуфабрикатом. Мокрый белый цвет можно получить с использованием альдегидов , солей алюминия, циркония, титана или железа или их комбинации. Обеспокоенность по поводу токсичности и воздействия на окружающую среду любого хрома (VI), который может образовываться в процессе дубления, привела к расширению исследований более эффективных методов влажного белого.
Естественный загар
[ редактировать ]Условия, существующие на болотах, в том числе очень кислая вода, низкая температура и недостаток кислорода, в совокупности сохраняют, но сильно загорают кожу болотных тел .
Твен
[ редактировать ]Tawing — это метод, в котором используются квасцы и другие соли алюминия, обычно в сочетании со связующими веществами, такими как яичный желток, мука или другие соли. Шкуру размачивают путем замачивания в теплом растворе калийных квасцов и солей при температуре от 20 до 30 ° C (от 68 до 86 ° F). Этот процесс повышает гибкость, растяжимость, мягкость и качество шкуры. Затем шкуру сушат на воздухе (покрывают корочкой) в течение нескольких недель, что позволяет ей стабилизироваться. [19]
Использование одних квасцов для дубления сыромятной кожи не рекомендуется, так как они сжимают поверхность кожи, делая ее толще и твердой на ощупь. [20] Если на мех нанести квасцы, это сделает мех тусклым и жестким. [20]
Завершение после загара
[ редактировать ]В зависимости от желаемой отделки кожу можно натирать воском, прокатывать, смазывать, смазывать маслом, расщеплять, брить или красить.
Влияние на здоровье и окружающую среду
[ редактировать ]
В процессе дубления участвуют химические и органические соединения, которые могут оказать пагубное воздействие на окружающую среду. На этапе дубления используются такие агенты, как хром, растительные танины и альдегиды. [21] Химические вещества, используемые при производстве дубленой кожи, повышают уровень химической потребности в кислороде и общее количество растворенных твердых веществ в воде, если их не утилизировать ответственно. Эти процессы также используют большое количество воды и производят большое количество загрязняющих веществ. [22]
Кипячение и сушка на солнце могут окислить и превратить различные соединения хрома (III), используемые при дублении, в канцерогенный шестивалентный хром или хром (VI). Эти отходы и отходы шестивалентного хрома затем потребляются животными, в случае Бангладеш – курами (самый распространенный источник белка в стране). До 25% цыплят в Бангладеш содержали опасные уровни шестивалентного хрома, что усугубляло проблему национального здравоохранения. [23]
Хром не является единственным виновником этих заболеваний. Метилизотиазолинон , который используется для микробиологической защиты (рост грибков или бактерий), вызывает проблемы с глазами и кожей. Антрацен , который используется в качестве дубителя кожи, может вызвать проблемы с почками и печенью, а также считается канцерогеном . Формальдегид и мышьяк, которые используются для отделки кожи, вызывают проблемы со здоровьем глаз, легких, печени, почек, кожи и лимфатической системы и также считаются канцерогенами. [22] Отходы кожевенных заводов наносят вред окружающей среде и людям, которые в ней живут. Использование старых технологий играет важную роль в том, насколько опасные сточные воды загрязняют окружающую среду. Это особенно заметно на малых и средних кожевенных заводах в развивающихся странах. [24]
Рабочая группа ООН по кожевенному делу (LWG) «предоставляет протокол экологического аудита, предназначенный для оценки предприятий производителей кожи». [25] за «отслеживаемость, энергосбережение и ответственное управление отходами». [26]
Альтернативы
[ редактировать ]Недубленные шкуры можно высушить и сделать гибкими, натирая и растягивая волокна на подрамнике для шкур, а также жирируя их. Однако шкура снова превратится в сыромятную , если ее периодически не пополнять жиром или маслом, особенно если она намокнет. Многие коренные американцы засушливых западных регионов носили одежду, изготовленную этим способом.
Дымовое дубление относится к традиционным методам, таким как хромовое дубление и растительное дубление. [27] Пропитка клеток шкуры формальдегидом (от дыма) обеспечивает некоторую устойчивость к микробам и воде. [28]
Связанные процессы
[ редактировать ]Остатки кожи исторически превращались в клей . Кожевники помещали обрывки шкур в чан с водой и оставляли их портиться на месяцы. Затем смесь помещали на огонь, чтобы выпарить воду и получить клей.
Кожевенный завод может быть связан с шлифовальным цехом, который первоначально представлял собой точильный станок для заточки ножей и других острых инструментов, но позже мог продавать инструменты и материалы сапожников . [29]
В настоящее время исследуются несколько методологий очистки твердых отходов и сточных вод, таких как анаэробное сбраживание твердых отходов и осадка сточных вод.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Поссель, Грегори Л. (1996). Мергарх в Оксфордском справочнике по археологии под редакцией Брайана Фэгана. Издательство Оксфордского университета.
- ^ Шрикс, Кристиан Петрус; Дуйн, DM (2010). Моряки, нищие и заключенные на острове Зейдерзе: Культурная история и археология Остерейланда в Хорне . Муниципалитет Хорна, Управление наследия, археология.
- ^ Кумар, Мохи (20 августа 2013 г.). «От пороха до отбеливателя зубов: наука, лежащая в основе исторического использования мочи» . Смитсониан.com . Проверено 16 декабря 2018 г.
- ^ Джонсон, Стивен (2006). Карта призраков . Нью-Йорк: Книги Риверхед. стр. 4, 263. ISBN. 978-1-59448-269-4 .
- ^ «История новых идей в кожевенном деле – Leather International» . www.leathermag.com . Архивировано из оригинала 2 января 2017 года . Проверено 27 апреля 2018 г.
- ^ «Что такое кожа растительного дубления?» . Кошелек Shoppe. 07.03.2018.
- ^ «Словарь Этерингтона и Робертса» . Основание Американского института охраны природы . 10 марта 2011 г. Архивировано из оригинала 25 февраля 2011 г. Проверено 14 октября 2011 г.
- ^ «3. Кожевенные заводы, описание процесса дубления» . Продовольственная и сельскохозяйственная организация . Архивировано из оригинала 22 августа 2011 г. Проверено 14 октября 2011 г.
- ^ «Опасные химические вещества в одежде» GreenPeace.org . Проверено 13 ноября 2018 г.
- ^ Ковингтон, Тони (31 августа 2002 г.). «Письма: Чистый собачий навоз» . Новый учёный . Архивировано из оригинала 13 апреля 2016 года . Проверено 6 января 2016 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Кефарт, Х. (1916). Кемпинг и деревообрабатывающая промышленность; Справочник для отдыхающих и путешественников по дикой природе . Том. 2 (18-е изд.). Нью-Йорк: Компания Macmillan. п. 322. ИСБН 978-1-149-75236-4 . ОСЛК 2191524 . (переиздано в 1957 г.)
- ^ Уилсон, Дж. А. Химия производства кожи. The Chemical Catalog Company, Inc. Нью-Йорк, 1923 год.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ковингтон, А. Обзор химического общества «Современная химия дубления», 1997 г., том 26, 111–126. дои : 10.1039/CS9972600111
- ^ Харлан, Дж.; Фейрхеллер, С.; Адв. Эксп. Мед. Биол. 1977, 86А, 425.
- ^ Хайдеманн, Э.; Дж. Сок. Кожаная Технол. хим., 1982, 66, 21.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Густавсон, К. Х. «Химия процессов дубления», Academic Press Inc., Нью-Йорк, 1956.
- ^ Хайдеманн, Э.; Кожа. Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2005. два : 10.1002/14356007.a15_259
- ^ Кафих, Ю. (1985), «Хил. Тфилин, у'Мезузза веСефер Тора», Мишне Тора (на иврите), том. 2, Кирьят-Оно: Мехон мишнат ха-Рамбам, с. 312 (примечание 17), OCLC 19158717
- ^ «Этерингтон и Робертс. Словарь-тавинг» . Cool.conservation-us.org . Архивировано из оригинала 29 июня 2017 года . Проверено 27 апреля 2018 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Кефарт, Х. (1916). Кемпинг и деревообрабатывающая промышленность; Справочник для отдыхающих и путешественников по дикой природе . Том. 2 (18-е изд.). Нью-Йорк: Компания Macmillan. п. 324. ИСБН 978-1-149-75236-4 . ОСЛК 2191524 . (переиздано в 1957 г.)
- ^ Лофрано, Г., Мерик, С., Балчи, Г., и Орхон, Д. (2013). Технологии химической и биологической очистки химикатов и сточных вод кожевенных заводов: обзор. Наука об окружающей среде, 461–462, 265–281.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Дас, Мукул; Двиведи, Премендра Д.; Ядав, Ашиш; Диксит, Сумита (2015). «Токсические опасности кожевенной промышленности и технологии борьбы с угрозами: обзор» . Журнал чистого производства . 87 : 39–49. Бибкод : 2015JCPro..87...39D . дои : 10.1016/j.jclepro.2014.10.017 . Архивировано из оригинала 24 марта 2016 г. Проверено 7 ноября 2015 г.
- ^ «Токсичные корма для домашней птицы угрожают бедным слоям населения Бангладеш» . www.gulf-times.com . 30 июня 2014 г. Архивировано из оригинала 7 сентября 2014 г.
- ^ Блэкман, Аллен; Килдегаард, Арне (18 сентября 2010 г.). «Чистые технологические изменения в промышленных кластерах развивающихся стран: дубление кожи в Мексике». Экономика окружающей среды и политические исследования . 12 (3): 115–132. CiteSeerX 10.1.1.534.6195 . дои : 10.1007/s10018-010-0164-7 . ISSN 1432-847X . S2CID 19339002 .
- ^ «Цели устойчивого развития ООН» . Рабочая группа по кожевенному делу . Проверено 8 декабря 2019 г.
- ^ Мартинко, Кэтрин (6 декабря 2019 г.). «KEEN выпустила свои «самые прочные и тщательно сконструированные» ботинки» . ДревоХаггер . Проверено 8 декабря 2019 г.
- ^ Сканес, Колин (2018). Животные и человеческое общество . Амстердам: Elsevier Science. п. 16. ISBN 978-0128054383 .
- ^ Журнал Американской ассоциации химиков по коже: Том 24 . Американская ассоциация химиков по коже. 1929. стр. 35–36.
- ^ Оксфордский словарь английского языка, второе издание, том VI, ISBN 0-19-861218-4 запись: «шлифовальная машина».
Внешние ссылки
[ редактировать ]
