Sistemas de impregnación para cueros de flor entera y corregida

Craig Glover Keyser

Ing. Jörg Paasche Clasen

INTRODUCCIÓN

A nivel mundial la calidad de los cueros crudos ha ido empeorando constantemente, lo cual ha forzado a la industria curtidora a buscar procesos adecuados para con ellos lograr cueros de alta calidad, tanto en estética como en propiedades físicas. La impregnación de flor es uno de los procesos que ha permitido mejorar la selección de los cueros. Ésta se efectúa primordialmente para mejorar las características del acabado, resistencia al rasguño, y quiebre de la flor de cueros de flor corregida. También se emplea para controlar el tacto, uniformar la absorción y en cierto grado también el quiebre de cueros flor entera.. El proceso está basado en una deposición controlada de polímero a través de la capa de flor (corium menor) y hacia la capa de corium (corium mayor).

Un quiebre profundo comúnmente es causado por la debilidad en la unión de la flor y el corium. Cuando el polímero se deposita en la manera antes citada, refuerza la unión de ambas capas, y  dependiendo de la debilidad de unión se reduce o elimina el quiebre profundo. Aumentando la uniformidad de la capa flor, el polímero mejora la apariencia del quiebre de flor. Además se minimizan los daños del cuero a través de un esmerilado más uniforme y la absorción más homogénea de las capas de acabado como resultado de la deposición del polímero de impregnación dentro de los espacios inter-fibrilares.

La adherencia formada entre el polímero acrílico profundamente penetrado durante la impregnación y las resinas acrílicas del acabado mejoran la durabilidad del acabado. La fibra soportada por el polímero también exhibe mejor resistencia al rasguño. La uniformidad superficial mejorada,  usualmente permite aplicar capas de acabado más ligeras, ya que la impregnación también sirve para sellar el cuero. Esto no solo reduce el costo del acabado sino también  beneficia la durabilidad y la apariencia natural. La impregnación es especialmente de provecho para producir efectos especiales como por ejemplo acabados anilina y semi-anilina. Basando las impregnaciones y formulaciones de acabado en algunos polímeros acrílicos especiales  también se pueden mejorar la resistencia a solventes orgánicos (1) y las propiedades húmedas (2)

POSIBLILIDADES DE APLICACIÓN

La impregnación de flor puede ser aplicada a casi todos los cueros de flor corregida. Cueros con una estructura fibrosa muy cerrada, un recurtido fuertemente vegetal, o una deposición intensa de aceites, grasas o cargas en la capa de flor pueden mostrar una tendencia a resistirse a la penetración del polímero de impregnación y se pueden, generalmente, caracterizar como inapropiados para procedimientos normales de impregnación. Cueros de flor entera también se pueden impregnar, aunque no tan amplia- e intensamente como cueros de flor corregida. En algunos casos se aplican impregnaciones dobles.

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(1) PRIMAL LT 76,  (2) PRIMAL HPB 97I

PREPARACIÓN DEL CUERO

La preparación de los cueros en el recurtido tiene una gran importancia. Mientras más uniforme sea la superficie de los cueros en costra a raíz de un adecuado recurtido, mejores serán los resultados de la impregnación. Los cueros en costra, designados para flor corregida, deberán poder ser esmerilados limpia- y homogéneamente y antes de la impregnación deben estar libres de polvo de esmerilado para presentar una estructura uniformemente abierta. Los cueros flor entera, que se deseen impregnar, deberán mostrar una suficiente absorción, y que ésta sea además relativamente homogénea en toda la superficie.

Se debe poner cuidado en no emplear recurtidos con demasiado curtiente vegetal, debido a que ellos aumentan la velocidad de rehumectación e hinchamiento de la fibra, bloqueando físicamente los espacios interfibrilares. Cueros con recurtido ligero a moderado son los mejores para la impregnación. Altos recurtidos reducen la velocidad y profundidad de las impregnaciones. Además la redondez, quiebre o relleno obtenidos normalmente por medio de un intenso recurtido vegetal puede ser imitado vía una apropiada formulación de impregnación.

Un excesivo temple también puede ser debido a un recurtido vegetal demasiado intenso. Por último un recurtido excesivo en curtientes vegetales puede manifestarse también en un hinchamiento o abolsamiento de la flor cuando se remoja el cuero, aunque esto último también se puede deber a un uso excesivo de surfactantes  ó de polímeros en la impregnación.

Otro punto muy importante es el secado de los cueros. Resulta muy difícil rehumectar cueros sobresecados, además de que éstos pueden ocasionar dificultades en el esmerilado.

Los cueros sobresecados pierden muchas de sus buenas propiedades. Se endurecen, la flor se crispa, se deforman, pierden resistencia etc.  Un contenido de aprox. 13% de humedad puede ser satisfactorio para la mayoría de los cueros. En caso de que se tengan cueros algo sobresecados, y se tienen problemas de penetración  de la impregnación, se le puede agregar a la preparación normal de impregnación aprox. un 1% de un humectante de los que se emplean en la ribera, para rehumectar más fácil y obtener una mejor penetración.

Para el recurtido nos ha dado un excelente resultado el siguiente recurtido compacto (Formulación 1):

Formulación 1: Recurtido compacto para cueros flor entera y corregida

FORMULACION DE LA IMPREGNACIÓN

Para lograr una deposición uniforme del polímero de impregnación seleccionado normalmente requiere formulaciones con productos auxiliares que controlan las propiedades de aplicación. Debido a ello la mayoría de las formulaciones básicas  incluyen polímero, penetrante y agua. Además se pueden agregar un acondicionador para mantener el tacto suave mediante reducción de endurecimiento y adhesión de las fibras, y/o un antiespumante de ser necesario para reducir la espuma generada por la máquina. La regla general es adicionar únicamente la cantidad mínima necesaria de estos auxiliares, debido a que un exceso puede crear su propio paquete de problemas. La cantidad de agua es muy importante, debido a que el contenido total de sólidos de la mezcla formulada es un factor determinante en la velocidad y profundidad de penetración. Al preparar la formulación es muy importante pesar primeramente el agua, y

luego, agregar los penetrantes, mezclar, y finalmente agregar el polímero, con el fin de que éste no se precipite o hinche.

SELECCIÓN DEL POLÍMERO

Los polímeros acrílicos que, después de haber secado forman películas insolubles en agua, se mantienen flexibles e imparten una mejora física y estética al cuero, y son químicamente inertes. No cambian químicamente durante o después de secar y formar la película.

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(3) BAYMOL AZ, (4) TANIGAN KR-M, (5)TANIGAN WR-M, (6)RETAN 540, (7)LEUKOTAN 1084, (8) LEVOTAN C, (9) Colorantes BAYGENAL,

(10)LUBRITAN GX

La selección de polímeros apropiados depende de las características del cuero. Para flor entera, los polímeros más adecuados son soluciones (11)(12) con las cuales se optimiza la penetración, aunque en ciertos casos también se pueden emplear dispersiones (emulsiones) poliméricas ultrafinas (13)(14)(15)(16)(17). Para flor corregida generalmente se emplean dispersiones finas (18)(19)(20) o combinación de éstas con ultrafinas o soluciones.

Los polímeros en emulsión generalmente penetran rápidamente, dan cueros más suaves con un mayor mejoramiento del quiebre y de la resistencia al rasguño. Los polímeros en solución generalmente proporcionan una mayor profundidad de penetración que los polímeros en emulsión sobre cueros difícilmente impregnabais. Sin embargo, éstos requieren más tiempo de penetración y van a tender a endurecer más el cuero que los polímeros en emulsión. Tratándose de polímeros en solución, el mejoramiento del quiebre va a depender de la dureza del polímero.

PENETRANTES

Los penetrantes se usan para ayudar a colocar apropiadamente las resinas dentro del cuero. Pueden ser formulaciones de mezclas a base de tensoactivos no iónicos y/o aniónicos y solventes miscibles en agua(21) o solo mezclas de tensoactivos en agua(22)(23) o únicamente solventes.

Los tensoactivos reducen la tensión superficial de la solución para permitir una apropiada humectación de la superficie del cuero, mientras que los solventes ayudan a  penetrar  a las resinas al interior del cuero. Los solventes detienen la rehumectación e hinchamiento de las fibras y a su vez frenan la coagulación de los polímeros provocada por una pérdida demasiado acelerada de agua por evaporación o absorción del cuero en crosta.

Para obtener una penetración rápida y profunda es recomendable emplear solo cantidades mínimas de penetrante. Un exceso de penetrante puede causar un hinchamiento de las fibras reduciendo la penetración de los polímeros. De ser deseado, se pueden formular sistemas de penetrantes alternos dentro de la tenería, empleando agentes surfactantes y solventes orgánicos como alcohol etílico o isopropílico, butilcellosolve, o butil-oxitol.

Sin embargo los penetrantes formulados de esta manera pueden ser más susceptibles a variaciones del cuero y al embolsamiento cuando los cueros son abatanados o humectados.

Una mayor relación de surfactante (tensoactivo) va tender a dar mejores resultados cuando se impregna un cuero moderadamente o altamente recurtido al vegetal. Se recomienda una mayor relación de solventes orgánicos para cueros 100% cromo o solo  ligeramente recurtidos.

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(11)PRIMAL FGR, (12)PRIMAL Binder 18, (13)PRIMAL CB, (14)PRIMAL 826, (15)PRIMAL 863, (16)PRIMAL 892, (17)Prefondo PRIMAL VE, (18)PRIMAL LT 76, (19)Fondo PRIMAL 25A, (20)Fondo PRIMAL 45A, (21)Penetrante PRIMAL 219, (22)Penetrante PRIMAL SF-15, (23)Driver EUDERM DE

REGLAS PARA DESARROLLAR SISTEMAS DE IMPREGNACIÓN

Los cueros fuertemente cromo generalmente responden bien a combinaciones de resinas en emulsión con resinas en solución. Se aplica el polímero en cantidades aproximadas a 10% sólidos. Para la penetración se pueden requerir altos contenidos de solvente junto con algo de tensoactivos.

Para cuero al cromo recurtido, se sugiere emplear 8-10% de sólidos de polímero junto con una mezcla baja en solventes y tensoactivos no iónicos o aniónicos.

Cueros en costra con un recurtido fuertemente vegetal normalmente responden mejor a polímeros en emulsión en un rango de 8% - 12% de sólidos.

Cueros con alto contenido de aceites crudos requieren penetrantes con alto contenido de solventes.

Cueros sueltos con mal quiebre usualmente requieren altas cantidades de sólidos de resina, en el orden de 12% (ó más), pero no todos los cueros con mal quiebre se pueden mejorar. También para los cueros muy flojos es conveniente emplear en la impregnación más bien polímeros duros.

PARÁMETROS DE APLICACION

Los sistemas de impregnación de flor corregida se formulan típicamente entre 8% y 12% de sólidos poliméricos y se aplican en cantidades de 28 a 35 gramos por pie cuadrado. En sistemas de impregnación para cueros plena flor generalmente se emplean preparaciones con 3% a 6% sólidos y en cantidades de 21 gramos por pie cuadrado. Bajos sólidos y bajas cantidades aplicadas ayudan a mantener la suavidad. Un sistema balanceado apropiadamente humectará al cuero en forma razonablemente uniforme a través de la flor, penetrando aprox. un 25 – 33% del espesor del cuero ( se checa con un corte transversal). La superficie deberá quedar libre de resina.

Si no se requiere un gran mejoramiento del quiebre, se debería probar con un nivel de sólidos de 6% a 8% aplicando 20 gramos por pie cuadrado. Esto resulta preferible a aplicar una cantidad baja de una formulación con 10% de sólidos. El empleo de cantidades más bajas de sólidos va a producir una mejor profundidad de penetración y una mayor mejora del quiebre.

Al desarrollar formulaciones de impregnación se debería tener mucho cuidado en asegurar un buen balance de velocidad y profundidad de penetración. Un corte transversal inmediatamente después de la aplicación es generalmente una buena guía para la profundidad de penetración del polímero. La vista del canto del corte mostrará una línea húmeda que es el máximo de penetración, sin embargo, el polímero puede no haber llegado totalmente hasta la línea húmeda debido a efectos de filtración de la estructura fibrosa rehumectada. Importante también es que la línea de penetración de la impregnación en el corte transversal sea recta y no zigzagueante, para obtener un resultado adecuado de la impregnación.

Los polímeros en solución generalmente dan mayor profundidad de penetración que los polímeros en emulsión, pero requieren mayor tiempo de penetración. Ellos tienden a afirmar más el cuero que polímeros en emulsión. Debido a que no se produce una coagulación de los polímeros en solución, nada impide la penetración del polímero el cual es arrastrado hasta la profundidad de la línea húmeda. El quiebre con polímeros en solución es influenciado por la dureza del polímero.

En algunos cueros, una combinación de polímeros en solución y en emulsión muchas veces tienen como resultado una máxima mejora en el quiebre acompañado por un endurecimiento mínimo.

Si la penetración es lenta, muchas veces se puede obtener un buen resultado mediante una doble impregnación. Primeramente se aplica una impregnación de bajos sólidos, se seca el cuero y se reimpregna para aumentar el total de sólidos al nivel requerido. Un ligero esmerilado entre aplicaciones puede resultar favorable.

MÉTODOS DE APLICACIÓN

Se puede emplear cualquier método de aplicación que permita aplicar la cantidad de formulación requerida con la dilución requerida. Comúnmente se han aplicado tratamientos de impregnación de flor a mano con felpa de borrega, máquina de cepillos, con pistola airless, máquina de cortina y roller. Normalmente no se puede emplear pistola de aire debido a que la pérdida de agua durante la atomización reduce la penetración del polímero en la mayoría de los cueros. La pistola airless, máquina de cortina y la roller son excelentes métodos de aplicación y usualmente no requieren de ninguna formulación especial exceptuando a veces el uso de antiespumantes. El uso de antiespumantes se debe manejar con mucho cuidado, ya que un exceso de éstos puede producir una inestabilidad en la cortina, cuando se emplea una máquina de cortina para aplicar la impregnación. Muchas veces se puede controlar la espuma agregando algo de alcohol, siendo éste preferible a los antiespumantes en aplicaciones a cortina. La inestabilidad de la cortina frecuentemente también se puede deber a máquinas sucias o desajustadas o una excesiva velocidad de la bomba. Ésta última deberá bombear únicamente la cantidad justa necesaria. Un rallado puede ser debido a un ineficiente equipo de filtración

Cualquier resina de impregnación debería tener buena estabilidad mecánica para soportar el esfuerzo cortante de las bombas usadas para alimentar las máquinas de cortina, cepillos y rollers.

PROCESAMIENTO DE LOS CUEROS DESPUÉS DE LA IMPREGNACIÓN (TRATAMIENTOS POSTERIORES)

SECADO

Los cueros impregnados pueden ser secados inmediatamente después de la aplicación. Sin embargo, un secado demasiado rápido tiende a endurecer los cueros. Dejando madurar los cueros, flor con flor, en una pila durante cuatro o más horas antes de secar con aplicación de calor produce la mejor distribución de polímero y a su vez permite el reajuste paulatino de la fibra que se manifiesta con un tacto más suave. Si la producción requiere secado inmediato y/o se ha permitido un equilibrio en el apilado, se recomienda aplicar un calor muy suave (30-40°C) para llevar el contenido de humedad a un nivel de 12% a 14%. Humedades mayores a 16% pueden causar problemas durante el esmerilado y el acabado posterior, a consecuencia de una cierta pegajosidad.  Un sobresecado puede ser también perjudicial, ya que durante éste los tensoactivos de la impregnación pueden migrar al interior del cuero, dificultando el rehumectado del cuero, causando problemas de adherencia o nivelación de la primera mano de fondo.

La suavidad se puede mejorar por medio de un secado al vacío. El secado al vacío asienta suavemente el grano presentando una superficie ideal para el posterior esmerilado y acabado.

ESMERILADO

Las fibras soportadas por el polímero se dejan esmerilar mejor y más  uniformemente. Se efectúa un corte fino y en algunos casos se pueden efectuar 2 cortes con papeles aún más finos. Papeles entre malla 320 (usados) y malla 800 generalmente dan buenos resultados. Papeles más gruesos tienden a rallar los cueros, mientras papeles más finos tienden a pulir y sellar la superficie. Si las fibras cercanas a la superficie están cargadas con exceso de resina, o cuando hay manchas de resina en la superficie, el esmerilado se torna dificultoso desarrollando en un carácter jaloneado, y la vida del papel esmeril se reduce fuertemente. En ese caso habrá que verificar la velocidad y profundidad de la impregnación, para hacer los ajustes adecuados. Un sellado debido a un planchado  puede causar los mismos problemas.

También, cuando los cueros no se han secado suficientemente, puede haber problemas en el esmerilado. El secado debe llevarse hasta un contenido de humedad de aprox 13 –14%. Muy problemático también resulta un rebajado deficiente, una máquina de esmerilar gastada o desajustada para la uniformidad del esmerilado.

Después de haber esmerilado los cueros no es conveniente esperar demasiado tiempo para terminar de acabar el cuero, ya que los tensoactivos de la impregnación migran al interior del cuero, dificultando el rehumectado de éste. Reesmerilando o una aplicación ligera a pistola de agentes surfactantes no iónicos (solución al 0.5% en agua) antes de proseguir con el acabado puede eliminar los problemas de la rehumectación de un cuero envejecido. También se podrá integrar un polímero en solución (11) a la formulación de la primera mano de fondo para afrontar este problema.

Si se desea un cuero muy suave, puede servir un planchado después de la impregnación. Se debe cuidar en no sobresellar la superficie, ya que puede traducirse en menor adhesión debido a una pobre humectación de la superficie sobresellada por el fondo. Para una muy suave superficie es mejor planchar y seguido esmerilar muy finamente, para abrir ligeramente las fibras superficiales, asegurando así una mejor adherencia.

AFLOJADO

Para lograr máxima suavidad, se puede aflojar ligeramente. Si se afloja excesivamente o demasiado fuerte se puede revertir la mejora del quiebre lograda con la impregnación.

TEÑIDO

El teñido en acabados anilina se debería efectuar relativamente pronto después de la impregnación. Si la impregnación se resiste a un rehumectado las aplicaciones de las preparaciones del teñido pueden penetrar en forma dispareja y dar un color manchado. La preparación de teñido puede requerir solvente o penetrante para lograr la uniformidad o ultimadamente se verá uno obligado a cambiar el penetrante de la impregnación.

Resulta conveniente esmerilar los cueros destinados a ser acabados con un acabado anilina con papeles más finos que malla 320, en algunos casos esmerilando varias veces con un papel más fino. El acabado anilina posterior generalmente se aplica en roller sincro, para obtener una buena uniformidad.

APLICACIÓN DE FONDO

Debido al soporte ofrecido por la impregnación y la penetración reducida del acabado, se pueden emplear relaciones más altas de pigmento y polímeros más duros. Ésto va a ayudar a desarrollar el carácter suave, duro, tipo caparazón, que seguidamente se desea para calzado de vestir de óptima calidad. También permite la aplicación de capas de acabado más ligeras logrando buenos ahorros en los costos.

RESUMEN

En esta ponencia se ha tratado de cubrir el tema de las impregnaciones, las cuales son clave para obtener cuero para calzado en altos niveles de calidad adecuado para las necesidades del mercado, a pesar de la calidad cada vez más deficiente del cuero crudo o en azul, del cual se parte. La industria química está facilitando la tarea con polímeros acrílicos cada vez más sofisticados, que reúnen una serie de propiedades antes jamás soñadas.

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(11) PRIMAL FGR