EN
Jak funguje zásaditý síran chromitý: Chemie za chrome tanováním
Proč je trojmocný chrom esenciální pro stabilní tvorbu kůže
Trojmocné chromité sloučeniny obsažené v zásadním síranu chromitém vytvářejí při aplikaci na syrovou kůži stabilní vazby s kolagenovými vlákny. Na rozdíl od svého toxického příbuzného, šestimocného chromu, je tato forma pro životní prostředí mnohem bezpečnější a velmi dobře funguje v procesu tanování. Děje se to tak, že Cr³⁺ proniká do struktury kůže a vytváří speciální chemické vazby zvané koordinační kovalentní vazby. Tyto vazby vytvářejí určitý druh ochranné vrstvy proti rozkladu vodou, čímž brání kůži v hnití. Většina světové výroby kůže dnes používá právě tuto metodu, pravděpodobně kolem 80–90 % veškeré produkce. Kůže ošetřená tímto způsobem vykazuje mnohem lepší odolnost vůči teplu a vlhkosti. Nezačne smršťovat, dokud teploty nedosáhnou více než 100 stupňů Celsia, což je mnohem více, než kolik vydrží většina kůží tanovaných rostlinnými tanidly.
Koordinační vazby mezi zásadním síranem chromitým a kolagenovými vlákny
Mechanismus tanování závisí na přesné koordinační chemii: Cr- působí jako Lewisova kyselina, která se preferenčně váže k ionizovaným karboxylovým skupinám (-COO⁻) v aspartových a glutamových zbytcích kolagenu. V optimálním pH 3,5–3,8, kdy jsou tyto skupiny plně deprotonovány, každý ion Cr- vytváří oktaedrický komplex složený z:
- Tří karboxylových ligandů kolagenu
- Dvou molekul vody
- Jednoho síranového iontu
Tato struktura vytváří odolnou trojrozměrnou molekulární síť, která:
- Zvyšuje teplotu denaturace kolagenu o 20–30 °C
- Zvyšuje pevnost v tahu až o 40 %
- Sníží absorpci vody o 65 % ve srovnání s netanovanými kůžemi
Role pH a bazifikace při maximalizaci účinnosti tanování
Úroveň kyselosti hraje klíčovou roli v tom, jak chrom proniká materiály a váže se na ně během zpracování. Když začneme s kyselým roztokem o pH přibližně 2,5 až 3,0, dochází ve skutečnosti ke smrštění kolagenových vláken, čímž se podstatně usnadní rychlý vstup iontů chromu (Cr³⁺) dovnitř. Následně následuje krok basifikace, při kterém zvyšujeme pH na hodnotu přibližně 3,8 až 4,2 pomocí uhličitanů nebo hydrogenuhličitanů sodných. Tato změna vyvolá zajímavý děj u chromových komplexů – probíhá jejich hydroxylace, která zvyšuje jejich kladný náboj z +1 až na +3. Tento zvýšený náboj znamená, že se mnohem pevněji vážou na kolagenové struktury. Podle nedávných zjištění Mezinárodní unie kožedělných technologů z roku 2023 může správné provedení basifikace zvýšit fixační účinnost chromu zhruba z 60 % až nad 85 %. Nakonec navrácení celého prostředí zpět na neutrální hodnotu pH 5,0 až 5,5 pomáhá všechno stabilizovat a odstranit veškerý nepotřebný zbytek chromu. Tím se hladina chromu ve splaškové vodě udrží pod 3 částmi na milion, což splňuje přísné předpisy EU BAT, které si většina kožedělen dnes musí dodržovat.
Klíčové aplikace zásadního síranu chromitého v procesu tanování
Rychlé pronikání a rovnoměrné křížové vazby v surovinách kůže
Nízká molekulová hmotnost a vysoká rozpustnost zásadního síranu chromitého umožňují jeho rychlé a rovnoměrné rozšíření po celém objemu surových kůží, čímž se urychlí proces tanování o více než 70 % ve srovnání s tradičními metodami tanování rostlinnými tanidly. Ionty Cr3+ vytvářejí konzistentní křížové vazby v celé kolagenové struktuře, takže nevznikají slabá místa na určitých místech. Toto rovnoměrné rozložení brání nerovnoměrnému smršťování kůže při schnutí, což má za následek materiál s dobrou rovnováhou tloušťky, hmatu a pevnosti. Tyto vlastnosti činí tento materiál obzvláště cenným pro sériovou výrobu, kde je přesnost velmi důležitá, například u potahů automobilových sedadel a obuvi, která musí splňovat přísné normy kvality.
Zvyšování odolnosti vůči vodě, tepelné stability a trvanlivosti kůže
Když ionty chromu vytvářejí vazby s molekulami kolagenu v kůži, skutečně se mění celkové vlastnosti materiálu. Propletená vláknitá struktura zvyšuje také odolnost vůči vodě, čímž je kůže o přibližně 40 procent hydrofobnější ve srovnání s tradičními aldehydovými úpravami. Kůže upravená tímto způsobem odolává vyšším teplotám bez deformace a udržuje tvar i při vystavení teplotám kolem 120 stupňů Celsia. Proto se tak často používá u automobilových sedadel a dalších interiérových aplikací, kde jsou běžné teplotní výkyvy. Další velkou výhodou je, že chromové křížové vazby skutečně brání enzymům a mikrobům v rozkládání kůže v průběhu času. Bezpečnostní boty vyrobené s touto úpravou vydrží přibližně dvojnásobnou dobu ve srovnání s běžnými za náročných podmínek. Pro výrobce, kteří chtějí vyrábět trvanlivé kožené výrobky, které si rok od roku zachovávají svou kvalitu, zůstává základní síran chromitý klíčovou složkou, a to navzdory probíhající diskuzi o dopadech na životní prostředí.
Postupné chrómování pomocí zásadního síranu chromitého
Stadia kyselení, přídavku chromu, zásaditosti a neutralizace
Chromová kůže začíná tzv. kyselením. V tomto prvním kroku se syrové kůže ponoří do kyseliny sírové nebo chlorovodíkové, dokud jejich hodnota pH neklesne na přibližně 2,8 až 3,0. Kyselina v podstatě nateče strukturu kolagenu v kůži, aby později lépe absorbovala chrom. Jakmile je do procesu zaveden síran zásaditého chromu, začnou se kladně nabité ionty Cr3+ rychle dostávat do vláken kůže. Následuje fáze zásaditosti. Dělníci postupně přidávají látky jako jedlá soda, čímž během přibližně šesti až osmi hodin zvyšují pH z přibližně 3,8 na 4,2. Tato postupná změna napomáhá vzniku hydroxylových skupin na chromových komplexech, které se velmi pevně vážou na molekuly kolagenu. V této fázi kůže získává známou modrou barvu „wet blue“ a stává se mnohem stabilnější ve své struktuře. Nakonec následuje neutralizace, při které se hodnota pH upraví na rozmezí mezi 5,0 a 6,0. Tato konečná fáze dokončí fixaci všeho na svém místě a odstraní veškerou nepotřebnou kyselinu a chrom, který se nepřipojil. Celý tento proces trvá méně než den, což je o asi 40 % rychlejší než tradiční metody rastlinného tanování. Navíc takto upravená kůže dobře odolává teplu a udržuje si tvar i při vystavení teplotám přesahujícím 100 stupňů Celsia.
Výhody základního síranu chromitého oproti alternativním taninům
Účinnost tanování, úspora času a výkon ve srovnání s rostlinnými taniny a jinými chromovými solemi
Základní síran chromový se opravdu vyznačuje tím, že umožňuje rychlé zpracování. Doba tanování trvá pouze 1 až 2 dny oproti dlouhým čekacím dobám 4 až 6 týdnů potřebným u rostlinných taninů. Tato rychlost snižuje náklady na práci o více než 40 %, což usnadňuje a zrychluje rozšiřování výroby a reakci na požadavky trhu. Z mechanického hlediska má kůže upravená chromem přibližně o 20 % vyšší pevnost v řezu a vydrží více než 1 200 cyklů opotřebení podle metody Taber. Proto je tak často používána v bezpečnostních botách, kufrách a jiném technickém vybavení, kde záleží na odolnosti. To, co tento materiál činí výjimečným, je vhodná úroveň bazifikace, která vytváří rovnoměrné příčné vazby, aniž by poškodila vlákna – což je problém levnějších chromových solí. Rostlinné taniny sice mají své výhody, například biologickou rozložitelnost, ale nejsou odolné vůči teplu (začínají se rozpadat kolem 80 °C) ani vlhkosti. Kůže tanovaná chromem si zachovává tvar i při 95% vlhkosti a v průmyslových standardních testech vlhkosti dosahuje o 30 % lepších výsledků než rostlinné alternativy.
Často kladené otázky
Proč je trojmocný chrom bezpečnější ve srovnání s šestimocným chromem?
Trojmocný chrom, používaný v zásadním síranu chromitém při tanování, vytváří stabilní, netoxické vazby s kolagenovými vlákny. Je ekologicky bezpečnější než chrom šestimocný, který je toxický.
Proč je pH důležité při chrómovém tanování?
Úroveň pH ovlivňuje absorpci a vazbu chromových iontů s kolagenovou strukturou. Správné úpravy pH zajišťují optimální vázání chromu a snižují odpad.
Jak zásadní síran chromitý zlepšuje odolnost kůže?
Zásadní síran chromitý zvyšuje tepelnou stabilitu, odolnost proti vodě a trvanlivost kůže tím, že vytváří silné křížové vazby uvnitř kolagenových vláken, čímž chrání před vlivy prostředí.