Influenza della temperatura e dell'azione meccanica sulla qualità del cuoio al vegetale Sergio Dani, Mario Serrini Italprogetti Engineering Domenico Castiello, Maurizio Salvadori PO.TE.CO. Scrl Polo Tecnologico Conciario La concia al vegetale, è particolarmente influenzata da parametri quali: 1) la temperatura che si raggiunge all interno dei bottali, 2) l azione meccanica cui le pelli sono sottoposte durante la lavorazione. Per favorire la penetrazione dei concianti al vegetale durante la fase di concia normalmente si opera in bagni piuttosto corti e con tempi di lavoro piuttosto lunghi 1 per cui, se la lavorazione non è adeguatamente controllata, si può avere un innalzamento eccessivo della temperatura all interno dei bottali con conseguente possibilità di danneggiamento delle pelli stesse. In queste condizioni infatti, i pellami non ancora conciati, sono sensibili a sollecitazioni termiche anche non particolarmente elevate. Oltre agli inconvenienti causati da innalzamenti termici, i pellami al vegetale possono essere danneggiati anche per l'eccessiva azione meccanica cui le pelli sono sottoposte durante la lavorazione, specificamente dovuti allo sfregamento delle pelli con le pareti del bottale, con i pioli e tra pelle e pelle. L attrito all interno del bottale è funzione di: Quantità e dimensioni delle pelli caricate, Quantità di acqua, Ruvidità delle pareti interne, Velocità di rotazione, Quantità e tipologia di prodotti chimici forniti, in particolare prodotti in polvere. Il carico, la quantità di acqua e di prodotti chimici e la velocità di rotazione del bottale sono ormai standardizzate a fronte di un equilibrio tra qualità del prodotto finito e produttività. L unico aspetto che non è legato alla produttività ma determinante per la qualità del prodotto finito è la levigatezza delle pareti interne del bottale e degli eventuali zipoli e pale presenti. Riuscire quindi a ridurre al minimo tali attriti, a parità di ogni altra condizione, sicuramente porterebbe a vantaggi ben quantificabili sulla qualità del prodotto finito. Per ovviare a tali problemi, ITALPROGETTI ha progettato e realizzato un bottale con un materiale alternativo al legno e con una tecnologia tale da poter lavorare sempre con temperature definite dall operatore e con attriti interni ridotti al minimo. 1 Bagni di concia tradizionali sono costituiti da 20/50% di acqua rispetto al peso trippa delle pelli con rotazioni di 8/10 ore.
I bottali in polipropilene realizzati da ITALPROGETTI permettono di tenere sempre sotto controllo i parametri fondamentali che intervengono nella lavorazione conciaria, rendendo di fatto indipendenti il reattore da tali variabili: variazione delle condizioni termoigrometriche esterne, carico del bottale, tipologia di pelle processata, effetto meccanico (numero di giri). Il bottale in polipropilene può essere costruito con un sistema particolare di riscaldamento. L'acqua calda o fredda viene fatta circolare all'interno di una intercapedine ricavata nelle pareti esterne del bottale. L'acqua può essere quindi calda per il riscaldamento o refrigerata per il raffreddamento. Questo permette di avere un riscaldamento efficace e un controllo accurato della temperatura su qualsiasi tipo di bottale sia che si lavori con bagno che a secco.
Il polipropilene usato per la costruzione delle botti, elimina alla radice il problema dei danneggiamenti meccanici. Al contrario dei bottali in legno infatti i quali con il tempo possono scheggiarsi o graffiarsi se troppo sollecitati durante le lavorazioni, il polipropilene mantiene le proprie caratteristiche nel tempo grazie alla totale assenza di assorbimento di prodotti chimici e acqua ed al materiale che mantiene la propria levigatezza nel tempo. Sperimentazione in parallelo I bottali descritti in precedenza sono stati testati in conceria su partite industriali di pelli, la sperimentazione è stata condotta su spalle e gropponi a concia vegetale, destinate al settore pelletteria. I processi di concia al vegetale, riconcia, tintura ed ingrasso tradizionalmente impiegati dalla azienda sono stati effettuati su varie tipologie di pellami grezzi di partenza, lavorando in parallelo in bottali tradizionali in legno ed in bottali innovativi in polipropilene dotati di controllo della temperatura. In questo modo si sono minimizzati tutti gli altri aspetti che possono incidere durante la lavorazione, e si è perciò potuto verificare l influenza dell impiego di bottali in polipropilene sulla realizzazione di pellami finiti al vegetale. Per la sperimentazione si sono utilizzati bottali in legno ed in polipropilene di uguali dimensioni (lunghezza e diametro 3 m), presenti in una azienda del comprensorio del cuoio e quotidianamente impiegati per l esecuzione della fase di concia e caratterizzazione 2 di pellami al vegetale. I pellami impiegati per la sperimentazione sono tradizionalmente lavorati dall azienda conciaria scelta per la produzione di cuoi al vegetale per pelletteria. In particolare, le pelli impiegate nella sperimentazione sono: Spalle 32+ numero 700 Provenienza FRANCIA Scarnate e spaccate 4,0/4,1 mm Concia al vegetale Con tintura Spalle 32+ numero 700 Provenienza FRANCIA Scarnate e spaccate 4,0/4,1 mm Concia al vegetale Senza tintura Gropponi di toro numero 440 Provenienza FRANCIA Scarnati e spaccati 5,0/5,1 mm Concia al vegetale Con tintura Lotti omogenei di pelli sono stati lavorati in unico bottale fino alla fase di depilazione, dopo scarnatura e spaccatura sono stati divisi in due partite e le lavorazioni successive sono state effettuate in bottali in polipropilene e legno. Dopo le operazioni meccaniche di pressatura ed ugualizzazione, i pellami sono stati quindi riconciati, tinti ed ingrassati sempre nelle due tipologie di bottale. Successivamente i cuoi ottenuti sono stati asciugati, ricondizionati, ed opportunamente selezionati. La sequenza delle operazioni chimiche e meccaniche della sperimentazione è qui descritta, 2 La fase di caratterizzazione è costituita da una fase di riconcia, dall ingrasso e dalla tintura di pellami conciati.
sia per le spalle che per i gropponi, con le relative metodiche operative: PROVA 1 Su 700 spalle di FRANCIA 32+ si è effettuata una lavorazione conciaria al vegetale per la produzione di cuoi colorati. Il numero delle pelli scelte corrisponde al normale carico effettuato tradizionalmente dalla azienda conciaria. Dopo la spaccatura le pelli sono state suddivise in due partite da 350 per la sperimentazione in parallelo in fase di concia e successivamente in quattro partite di 175 per le prove in fase di caratterizzazione, secondo lo schema di seguito riportato:
PROVA 2 Su altre 700 spalle di FRANCIA 32+ della stessa partita di grezzo delle pelli utilizzate per la prova 1, si è effettuata una lavorazione conciaria al vegetale per la produzione di cuoi non tinti (colore naturale). La lavorazione è pressoché identica a quella della prova 1, a parte la fase di tintura durante la caratterizzazione. Il numero delle pelli di partenza e le successive suddivisioni sono identiche a quelle effettuate per la prova 1, per cui 700 spalle di partenza, 350 per le prove di concia e 175 per la caratterizzazione in ciascuna tipologia di bottale (legno e polipropilene). La metodologia condotta è di seguito descritta: PROVA 3 Per quanto riguarda la sperimentazioni su gropponi, il numerosi di pelli impiegate è, come di norma effettuato dalla azienda conciaria, di 440 pezzi. 3 Per la fase di concia le pelli sono state suddivise in due partite di 220 pelli per ciascun bottale, e di seguito in quattro partite di 110 pelli per la fase di caratterizzazione. La metodologia operativa per i gropponi è simile a quella delle spalle, tranne che per la concia vera e propria che in questo caso viene effettuata solo con tannini sintetici per poi raggiungere il giusto grado di concia nella fase di caratterizzazione dopo rasatura. Così come per la prova 1, si è effettuata una lavorazione per cuoi colorati, perciò prima della fase di ingrasso si è effettuata la tintura in botte dei pellami. 3 I gropponi hanno superficie e peso maggiore rispetto alle spalle (8 Kg circa dopo scarnatura e spaccatura per le spalle, contro i 13Kg dei gropponi) per cui, per evitare eccessive sollecitazioni meccaniche si richiede un carico minore del bottale.
La metodica di sperimentazione è di seguito descritta: Osservazioni I bottali in polipropilene utilizzati, grazie al sistema di controllo della temperatura, hanno permesso di mantenere la temperatura sempre sotto controllo per tutto il periodo di lavoro, nei bottali in legno invece si è riscontrato un incremento nella temperatura nelle fasi finali della concia con lieve surriscaldamento delle pelli. Valutazioni Le valutazioni dei pellami sono state effettuate in tutti i punti di selezionatura, cioè dopo la concia prima di rasarle, in crust dopo l asciugaggio ed infine sul prodotto finito. In particolare le valutazioni sono state fatte sulla base di verifiche delle principali qualità merceologiche, organolettiche e tintoriali dei cuoi ottenuti.
Le pelli ottenute con la sperimentazione sono state valutate dal personale tecnico della azienda stessa in cui sono state condotte le prove, prendendo in esame le principali qualità merceologiche richieste dal mercato su queste tipologie di pellami: Valutazione Proprietà (da 1 a 10) LEGNO POLIPROPILENE Aspetto del fiore 7 8 Tendenza alla soffiatura del fiore 8 8 Pienezza 9 9 Rotondità 8 8 Pulizia del colore 7 8 Resa tintoriale 7 8 Tatto 7 8 Bassi di fiore 5 8 Graffiature, Zipolature 6 10 Conclusioni sul prodotto finito La prima valutazione da fare è che le pelli lavorate nel bottale in polipropilene non presentano graffiature o altri danneggiamenti dovuti all azione meccanica degli zipoli in legno non perfettamente levigati o leggermente scheggiati, con conseguenti miglioramenti durante le selezionature in semilavorato ed in finale. Un altro aspetto molto importante che si è evidenziato è la drastica riduzione delle pelli con fiore leggermente abraso. Tale risultato è di primaria importanza, in quanto, oltre al miglioramento nell aspetto finale, permetterà alle aziende di produrre pellami con rifinizioni estremamente trasparenti in grado di esaltare le qualità delle pelli conciate al vegetale. Da considerare sono anche le valutazioni non direttamente legate al prodotto finito come il fatto che l'operatore può impostare in maniera più razionale il lavoro non dovendo più preoccuparsi dell'interferenza tra effetto meccanico e temperatura con la conseguenza di una costanza di produzione migliore. In secondo luogo le operazioni di pulizia della botte che sono estremamente più veloci e con meno consumi di acqua.
Tipici difetti dovuti all'innalzamento della temperatura Graffi e zipolature sul pellame
Fotografia del fiore al microscopio elettronico su pelle lavorata in un bottale di legno di 10 anni Fotografia del fiore al microscopio elettronico su pelle lavorata in un bottale di polipropilene di 10 anni