In ambito conciario, il tema della presenza dei metalli è comunemente correlato alle possibili ricadute sul piano ecotossicologico ed ambientale, che possono determinare criticità e impatti negativi sulle produzioni.
Vi sono tuttavia ulteriori aspetti da tenere in considerazione, connessi alla presenza di metalli ed alla loro interazione con il cuoio, che impattano sugli aspetti merceologici e di qualità del materiale, con particolare riferimento all’insorgenza di difetti ad essi correlati.
I difetti maggiormente lamentati associati alla presenza di metalli nel cuoio, sono:
- la presenza di macchie colorate sulla superficie del cuoio, di diversa dimensione ed aspetto, talvolta accompagnate dalla presenza di depositi;
- la disomogeneità nella distribuzione della tintura, sia in superficie che in sezione;
- danneggiamenti del fiore e/o delle fibre del derma, talvolta accompagnati da una perdita della resistenza meccanica degli articoli.
In alcuni casi, può inoltre essere riscontrata la contestuale presenza di più difetti sugli stessi articoli.
L’insorgenza di macchie e la disomogeneità della colorazione sono tra i difetti correlati ai metalli più diffusi: nel corso della lavorazione, numerosi sono i metalli che possono venire in contatto con la pelle, sia in maniera accidentale, sia perché il loro uso è di sovente previsto nelle lavorazioni, alcuni dei quali possono produrre macchie di diverso aspetto e dimensione; i meccanismi di formazione di tali difetti possono essere:
- di tipo diretto, attraverso la formazione di composti colorati di metalli (ad esempio ossidi, solfuri, etc., di metalli come piombo, rame e ferro o composti colorati derivanti da interazioni di alcuni metalli come ferro e magnesio con concianti vegetali, oltre che da più complesse interazioni metallo-sostanze organiche, che possono avvenire a livello della rifinizione);
- di tipo indiretto, nel caso in cui i metalli (comunemente cromo e calcio) siano coinvolti nella formazione di composti che possono produrre una disomogeneità di assorbimento di prodotti di conceria, con particolare riferimento alle fasi di ingrasso e tintura. In alcuni casi, tali meccanismi possono essere articolati e di difficile individuazione.
Tra i composti colorati che concorrono a determinare macchie secondo un meccanismo diretto, possono essere ad esempio citati: gli ossidi ferrico e rameoso, di colore rosso, così come l’ossido misto di piombo II e IV, gli ossidi ferroso e rameico, di colore nero, i solfuri rameico, bruno-nero e ferroso, grigio-nero, il carbonato rameico, verde, il solfato rameico, verde o azzurro, a seconda del grado di idratazione. A Titolo esemplificativo, in figura 1 è riportato il particolare caso di macchie correlate alla presenza di ossidi di ferro e rame. Altri solfuri vistosamente colorati possono formarsi con metalli più rari, ritrovati in special modo nei cuoi di interesse storico, come in solfuro di arsenico, che può esistere nelle forme di colore rosso o giallo.
Più in generale, i metalli possono combinarsi in diverso modo con altri agenti per dar luogo alla formazione di prodotti, che possono essere ossidi, o sali e complessi che i metalli formano con specie organiche o inorganiche, secondo lo schema:
dove M rappresenta un generico metallo ed L può coincidere con specie anioniche o complessanti di diverso tipo, come solfuri, carbonati, fosfati, acidi grassi, agenti concianti naturali o sintetici, proteine ed altre sostanze organiche ed inorganiche. Il prodotto ML, a seconda dei casi, potrà conferire al cuoio colorazioni responsabili delle macchie (nei casi più comuni ML è costituito da un composto colorato, spesso a bassa solubilità/insolubile) o originare gli altri due tipi di problematiche.
Oltre che causare macchie e determinare disomogeneità nella distribuzione di prodotti aggiunti nel corso della produzione del cuoio, il prodotto ML può, infine, determinare danneggiamenti strutturali del cuoio, specialmente quando L è costituito da carbonati e solfati derivanti dai prodotti chimici utilizzati nel corso del processo conciario o da CO2 ed SO2 atmosferici; nello specifico, carbonati e solfati possono formare con alcuni metalli (generalmente il calcio) composti in forma amorfa o cristallina, laddove la forma cristallina è in grado di procurare gravi lacerazioni del fiore e/o delle fibre del derma. Anche i depositi di fosfato di calcio possono produrre danneggiamenti del cuoio dovuti alle incrostazioni procurate dallo stesso sale, unitamente all’alcalinità di questo.
Come in altri casi di difetti, questa tipologia di problematiche può essere affrontata attraverso approcci conoscitivi e preventivi, che passano per il ricorso a molteplici metodi di diagnostica strumentale, come quelli basati sull’utilizzo di tecniche spettroscopiche (UV-VIS/ATR-IR), tecniche di microscopia ottica ed elettronica a scansione con sonda a raggi-X (Fig.2), oltre che di altre tecniche strumentali, come quella calorimetrica, con sistema DSC/TGA, per l’analisi termica dei campioni.
L’impiego, talvolta combinato, di questi approcci strumentali consente sia di identificare le possibili cause che hanno originato i difetti, sia i possibili meccanismi che li hanno favoriti, con la possibilità di identificare, anche ex post, la fase o le fasi del processo conciario risultate particolarmente critiche nel dar luogo alle condizioni favorevoli allo sviluppo del fenomeno. A tale proposito, progressi studi condotti dalla SSIP hanno fornito utili elementi per la comprensione dei possibili meccanismi alla base della formazione dei difetti, consentendo la pianificazione di opportune attività di prevenzione delle problematiche e/o di recupero degli articoli difettati. Un ulteriore sviluppo sul piano diagnostico potrà riguardare l’impiego di tecniche di rilevamento automatizzato per il controllo di processo in conceria, argomento sul quale la SSIP ha già identificato un solido partenariato per lo studio e l’identificazione di soluzioni puntuali e customizzate, nell’ottica di favorire gli approcci evoluti per il controllo di qualità di prodotti e processi.
Fig.1: difetti determinati dalla formazione di ossidi metallici in superficie
A cura di
Claudia Florio, Coordinatore Dipartimento di Biotecnologie Conciarie SSIP