FÍSICO-QUÍMICA DE LA TERMINACIÓN

La terminación o acabado de la piel es el conjunto de tratamientos y procesos a los que se somete la superficie del cuero para hacerlo apto para el uso al que fue destinado. 

Veamos, se trata de modificar el aspecto del cuero para que se adapte al uso final,  por lo tanto en lo que vamos a tratar de influir es en las sensaciones que provoca la presencia del artículo en cuero presentado.

Así nos interesará: 
el aspecto óptico y por lo tanto: brillo y color; 
lo que se capta por el sentido del tacto: toque, volumen, redondez y también 
lo que nos llega por el olfato: olores que evoquen materiales (olor a cuero: tanino, etc.) y evitar otros que nos desvían del material (olor a pescado por ejemplo). 

Además nos interesará proteger al sustrato cuero de agentes externos: fricciones, rasguños, arañazos, ataque por la luz, ataque por el agua y otros disolventes, tracción, doblado, etc. 
Por lo tanto se trata de incorporar al cuero sustancias en su capa más externa y/o modificarla en textura con productos y procesos que nos aseguren resultados comprobados. Si bien muchas etapas son operaciones mecánicas las que más se destacan son las de aplicación de diferentes sustancias sobre la superficie.

TENSIÓN ARTIFICIAL Y TENSIÓN INTERFACIAL

Estos diferentes métodos de aplicación se han desarrollado empíricamente pero tienen un fundamento fisicoquímico que les da sustento para que cumplan con su objetivo. Las reacciones físico-químicas que ocurren son fenómenos de superficie. Hablaremos de Tensión Superficial y Tensión Interfacial. 
Entendemos como Tensión Superficial a la fuerza excedente debida a que las moléculas de la superficie de un líquido sólo están en contacto con las otras del líquido por la parte inferior, lo cual crea un desequilibrio en las fuerzas de atracción molecular. Por ella la superficie de un líquido tiende a reducirse lo máximo posible. Tenemos así por la tensión superficial se pueden formar las gotas del líquido. 
La Tensión Interfacial es consecuencia de las Tensiones Superficiales de las fases del conjunto. Las distintas capas de sustancias se sostienen sobre el cuero por fuerzas que se conocen como Tensión Interfacial.

Al disminuir la tensión superficial de un líquido aumenta su poder humectante.

El sistema cuero (sustrato) y aplicación se encuentran en equilibrio. Por lo tanto si queremos modificar las condiciones del equilibrio debemos cambiar las variables que lo determinan. Es decir para secar la superficie debemos subir la temperatura hasta una en que la fase líquida de la sustancia aplicada se evapore o pase al cuero, además de los cambios que sufra en sí misma (reticulación, polimerización, coagulación, etc. El aumento de la temperatura disminuye las tensiones superficiales, lo que se explica por el aumento de energía cinética de las moléculas (proveniente del calor) y la consiguiente disminución de la atracción entre ellas. Si queremos que la sustancia aplicada penetre en el cuero, debemos modificar la tensión superficial. O sea que con el agregado de productos que aumente o disminuyan la tensión superficial se modifican las condiciones del equilibrio. Las tensiones son muy sensibles a las variaciones de pH, ya que éstas modifican la constitución y la ionización de ciertos elementos presentes en las fases. 

La ecuación fundamental que expresa el equilibrio de una gota de líquido de tensión superficial sobre un sólido de tensión superficial es:

Donde es la tensión interfacial y d el ángulo de contacto de la gota.

La ecuación es sólo cierta si la gota es lo suficientemente pequeña para que sea despreciable el efecto de aplastamiento debido al peso. La única cantidad medible en la práctica es la tensión superficial del líquido .

Para un volumen constante de gota, el despliegue está en razón inversa al ángulo d y, por consiguiente en razón directa del coseno de . Young partiendo del concepto de adherencia del líquido sobre el sólido, expresa la condición de humectación por la ecuación:

Donde F es el coeficiente de humectación. Esta ecuación es mucho más cómoda y nos indica que si F < 0, es decir está comprendido entre 0 y no hay humectación, hay equilibrio. Y si F = 0 , es decir = 0, hay humectación simple

Si F > 0, la ecuación carece de sentido, el líquido se despliega o extiende indefinidamente y entonces se dice que hay humectación perfecta.

Ahora bien de la primera ecuación tenemos que:

Por lo que para disminuir o sea para aumentar , debemos disminuir (la tensión superficial del líquido). De manera que al disminuir la tensión superficial del líquido, éste se extiende más y humecta mejor al cuero.

Pero además si la tensión superficial es medianamente alta el ángulo es mayor y más cantidad de líquido puede depositarse sobre la superficie dejando capas más gruesas, con mayor poder cubriente y menos impregnación. Y al bajar la tensión superficial, achicamos el ángulo con mayor impregnación.

De la última ecuación tenemos que el aumento de la tensión superficial del cuero sería una solución ideal puesto que nos permitiría humectar con un líquido de alta tensión superficial, es decir, mucho más apto para penetrar de una forma rápida y profunda.

Se sabe por la práctica que a pesar de que el sustrato cuero tiene una débil tensión superficial, con el tiempo termina por humectarse. Seguramente influye la acción del líquido sobre la estructura de la superficie, dando un resultado de tensión superficial del cuero dinámica. Obviamente los métodos de aplicación necesitan de tiempos controlados de humectación (penetración de la impregnación). Por la floculación superficial de la solución aplicada y por los equipamientos usados.

Para ayudarnos a solucionar esos problemas se usan los Tensioactivos. Los Tensioactivos son productos capaces de disminuir la tensión interfacial en un sistema.

Por ejemplo en la mezcla de aceite crudo y agua, tenemos dos faces inmiscibles, pero si se agita fuertemente se forma multitud de pequeñas gotas. Como la tensión interfacial entre el agua y el aceite es muy grande, las gotas de aceite tienden a reunirse para formar gotas mayores y al final se juntan todas en una sola fase. Cuando se introduce en la mezcla un tensioactivo, la tensión interfacial disminuye y la velocidad de separación en capas es más lenta. Esta tensión puede disminuir al punto de que la separación sea imperceptible logrando una emulsión.

Como veíamos en el ejemplo en la emulsión se distinguen dos fases: la dispersada y la continua. Podemos diferenciar entre emulsiones de aceite en agua y de agua en aceite. Para pasar de un tipo de emulsión a otra se produce una inversión de la emulsión. El tipo de emulsión depende del tensioactivo o emulsionante, su concentración, la forma de mezclarlo, la temperatura y la relación en volumen.

Según sea el producto tensioactivo utilizado, las emulsiones pueden clasificarse en : aniónicas, catiónicas, anfóteras y no iónicas. De acuerdo a que se haya utilizado un tensioactivo con carga negativa, positiva, de ambas y no iónicos correspondientemente.

VISCOSIDAD

Otro concepto a tener en cuenta es la Viscosidad. En su concepto dinámico (viscosidad dinámica), se define como la relación entre la fuerza y el gradiente de velocidad con que una capa de solución se desplaza con respecto a una superficie fija. En la práctica corresponde a la resistencia de un líquido a la deformación mecánica.

Como la aplicación de una terminación o acabado implica la posibilidad de fluir un líquido sobre una superficie (el cuero), el concepto de viscosidad se emparienta con la resistencia a fluir.

Se mide en g/(cm x s) y se le llama poise. El agua a 20°C tiene una viscosidad de un centipoise.

A veces se habla de viscosidad cinemática, entendiéndose como el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad, medidas en unidades homogéneas y a la misma temperatura. Su unidad es el stoke = cm²/s.

También se usa el concepto de viscosidad relativa, que expresa cuantas veces es más viscoso el líquido que el agua pura a 20°C.

Hay varios aparatos (viscosímetros), para medir la viscosidad. En curtido el más usado es la Copa Ford.

Copa Ford con trípode

En relación a la viscosidad los fluidos pueden tener un comportamiento newtoniano o no newtoniano. Los fluidos newtonianos son fluidos sencillos en los que el estado de la presión en cualquier punto es proporcional al grado de esfuerzo en el momento y en dicho punto. El factor de proporcionalidad es el coeficiente de viscosidad. Las soluciones verdaderas, por su estructura suelen tener un comportamiento newtoniano y mantienen su viscosidad a diferentes niveles de agitación. Los fluidos no newtonianos son aquellos cuyo comportamiento se aparta del de los fluidos newtonianos, ya que la velocidad de corte no es proporcional al correspondiente esfuerzo. 

Se dice que un líquido es pseudoplástico o tixotrópico cuando pierde viscosidad o consistencia aparente por agitación y la recupera al volver al estado de reposo. Este tipo de soluciones son interesantes cuando queremos máxima fluidez en el momento de las aplicaciones y que una vez depositadas sobre el cuero se vuelvan más viscosas dejando más capa (aplicaciones a cepillo, felpa, air-less, HVLP). Una dispersión es reopéctica cuando su estructura se forma por agitación, es decir que cuando se agita se vuelve más viscosa y cuando queda en reposo pierde  la viscosidad adquirida. Este tipo de comportamiento es útil para aplicaciones a cortina o rodillos donde luego de obtenida una viscosidad apta para la aplicación, en la superficie del cuero baja permitiendo una mejor humectación. También con el uso de espumantes adecuados es posible lograr viscosidades altas y volúmenes altos por incorporación de gases a la solución, permitiendo la aplicación de capas altas y porosas a la superficie del cuero.

La viscosidad se modifica por el agregado de diluyentes y espesantes según se quiera bajar o subir, así como por el cambio de la estructura de la emulsión.

Las viscosidades más adecuadas para cada sistema de aplicación se muestran en el siguiente esquema (no siendo estrictos ni exclusivos):

Si el sistema de aplicación es del tipo spray (pistola de aire), lo que se transporta hasta la superficie del cuero son pequeñas gotas de la solución que contiene los productos que nos interesa incorporar a la terminación. Estas gotas cubren la superficie del sustrato y para poder unirse deben vencer su propia tensión superficial. Este fenómeno se llama extensibilidad del producto aplicado. Si el sistema de aplicación es con felpa o cepillo, hay una transferencia por fricción del utensilio al cuero. Por lo tanto existe un esfuerzo mecánico que extiende la terminación sobre la superficie, con la consiguiente dispersión de las partículas de solución. La elección de los tensioactivos y modificadores de viscosidad adecuados permitirán mejorar extensibilidad, cobertura y evitar carga estática que dificulte la aplicación. La aplicación a rodillos es similar a la anterior pero como se trata de un esfuerzo constante hay que tener especial cuidado en ajustar las otras variables (viscosidad, tensión interfacial, temperatura, etc.), teniendo mayor transferencia de terminación en los cueros con mayor tensión superficial . Es de esperarse, por lo tanto, una mayor carga en cueros desflorados (en que aumenta la tensión superficial por cm3 de cuero al tener una mayor superficie por volumen) que en una plena flor o un cuero con fondo o pre-fondo. En la aplicación a cortina ya vimos que es fundamental el control de viscosidad y tensión superficial. Debemos tener una tensión lo suficientemente alta para que se forme una cortina y lo suficientemente baja como para que humecte y penetre en el cuero.

<<<Regresar a la Página Principal>>>

VOLVER A TERMINACIÓN

Cueronet.com
info@cueronet.com
 Nueva Palmira 1954/A Montevideo (URUGUAY)Telefax  (598-2)401-5991
Puede enviarnos cualquier mensaje o sugerencia
Copyright © 1999-2000 Cueronet.com
Reservados todos los derechos