Resumen

En este trabajo se ha estudiado la posibilidad de poder controlar los grados de blando y de blanco de un cuero mediante la elección de los tipos y ofertas de engrasantes utilizados para realizar el engrase.
El estudio se realizó con la ayuda de un diseño experimental cuyas variables fueron dos tipos de engrasantes y cuyos niveles fueron los distintos porcentajes (en materia activa) de engrasante ofertado para cada prueba.
Por lo tanto, cada prueba consistía en engrasar un trozo de piel con una mezcla compuesta por dos engrasantes distintos y variando además la oferta de cada engrasante en función de la prueba concreta que se realizaba.
Una vez realizados todos los engrases y secadas las probetas, se calibró su grado de blando con dos aparatos, el ST300 Softness Tester y otro similar, algo modificado, perteneciente a una firma alemana. También se buscó su grado de blanco (en las escalas usadas más a menudo) y la desviación del color hacia los matices verde y rojo.
Las probetas se sometieron posteriormente a un proceso artificial de envejecimiento y se repitieron las mediciones efectuadas con el Data Color.
Finalmente, se analizaron matemáticamente los resultados obtenidos y se elaboraron las conclusiones finales.

1. Objetivo

El objetivo de este trabajo es comprobar la posibilidad de medir la incidencia individual de cada engrasante en el grado de blando y en el grado de blanco de un cuero curtido y engrasado (sin teñir) con una mezcla de engrasantes diferentes.

 2. Antecedentes

Aunque la búsqueda de un método objetivo para obtener unos datos numéricos que permitan medir la blandura de una piel ha sido abordada con interés por diversos investigadores (1‑11) hasta el Congreso de la IULTCS celebrado en la India (1999), no existía una normativa internacional aprobada relativa a  la medida de dicha blandura. En dicho Congreso se aprobó la norma IUP‑36 (12) que permite cuantificar la blandura mediante el uso de un aparato desarrollado en el BLC y llamado Softness Tester.
Por otra parte, el matiz y el grado de blanco de un cuero se pueden medir desde ya hace bastante tiempo con un aparato normalizado (un colorímetro) llamado Data Color. La medición normalizada está regulada por la CIE (Comission International de l'Éclaraige).
Existen, sin embargo, diferentes fórmulas para calcular el grado de blanco, basadas todas ellas en la luminosidad y la cromaticidad, según sea la particular interpretación de cada autor de dichas propiedades.
Cada engrasante influye de manera diferente en los grados de blanco y de blando del cuero engrasado obtenido. También es cierto que normalmente un engrase se realiza con una mezcla de grasas.
A partir de estas premisas se desarrolló este trabajo para averiguar si, mediante la ayuda de diseños experimentales, se podía prever cual sería la blandura y el grado de blanco en un cuero, sabiendo los tipos de engrasantes utilizados en la mezcla aplicada y el porcentaje de oferta de cada uno de ellos.
También se decidió realizar las mediciones del grado de blanco después de someter las pieles a un tratamiento de envejecimiento artificial para tener una idea de la influencia de cada engrasante particular en la variación del grado de blanco que sufrieron los cueros tras dicho proceso de envejecimiento.

Tabla I. Variables y niveles escogidos

 3. Parte experimental

3. l. Materia prima, aparatos y condiciones de medición

Se realizaron unas pruebas previas para escoger dos engrasantes que proporcionasen individualmente unos grados de blando y de blanco lo suficientemente diferenciados para permitir analizar correctamente los resultados de las pruebas realizadas con las distintas mezclas engrasantes. Las características de los engrasantes escogidos son:

• Engrasante A: Aceites naturales sulfitados junto a lanolina y otros productos de síntesis.
  Materia activa: 50%.

• Engrasante B: Aceite de pescado sulfitado y desodorizado. 
  Materia activa: 80%.

La medición del grado de blando se realizó con dos aparatos distintos, el ST300 Softness Tester y otro aparato similar, empleado por una empresa alemana, que se basa en el mismo principio (la medida de la facilidad de compresión de la piel), aunque modificado según sus necesidades en función del tipo de cuero que analizan. Se realizaron las medidas en dos escalas distintas para cada tipo de aparato . Esta es una posibilidad que ofrecen dichos medidores para calibrar mejor distintos cueros con grados de blando muy contrastados como pueden ser un cuero para empeine de zapato y un cuero destinado a tapicería. La medidas del grado de blanco se realizaron con un colorímetro Data Color y los resultados se obtuvieron en seis parámetros o valores distintos correspondientes a otras tantas escalas usadas: WCIE, WCIB, Berger, Stensby, Hunter y Taube.
También se obtuvieron los valores referidos a la desviación del matiz de las muestras hacia el color verde y hacia el color rojo.
Todos los valores de grado de blanco y de matiz se repitieron para las muestras una vez envejecidas en la estufa a 102 °C durante 24 horas.

Tabla II  Diseño experimental

Tabla  III Resultados del grado de blando

3 2. Formulación

Para realizar las pruebas se siguió la siguiente formulación:

3.3. Diseño experimental

Para poder cuantificar la influencia de cada engrasante de la mezcla aplicada, los experimentos se realizaron siguiendo un diseño experimental que permitiera cuantificar después dicha influencia en cada propiedad en forma de ecuación matemática.
Se escogió un diseño centralizado de segundo orden. Dicho diseño con las variables y niveles correspondientes están recogidos en las Tablas I y II.
Las variables escogidas fueron la materia activa del engrasante A y la materia activa del engrasante B. En la Tabla I debajo de cada uno de estos valores (A y B) hay las ofertas de engrasante necesarias para que en el engrase esté presente la materia activa deseada (% Real A y % Real B)

3.4. Resultados

Los ensayos del grado de blando se realizaron con dos medidores diferentes aunque similares, tal y como se ha explicado anteriormente. Dichos medidores permiten efectuar un ajuste según la firmeza del cuero analizado para obtener resultados más coherentes. Dicho ajuste consiste en variar la apertura de trabajo del medidor por otra de diferente diámetro.
Para facilitar la presentación de los resultados al Softness Tester se le llamará "Medidor 1 " y al otro, "Medidor 2". Así, "Medidor 1-a' significará que se efectuó la medición con el Softness Tester usando una apertura de 25 mm de diámetro, mientras que "Medidor 1‑b" significará que se usó una apertura de 35 mm de diámetro. La misma nomenclatura valdrá para el Medidor 2.
Los resultados del grado de blando están recogidos en la Tabla III.
Los resultados referidos al grado de blanco y a las desviaciones de los matices verde y rojo están recogidos, en la Tabla IV.
Los mismos resultados, pero obtenidos después de someter las probetas a envejecimiento están recogidos en la Tabla V.

3.5. Análisis de resultados

Una vez obtenidos los resultados para cada parámetro estudiado, se realizaron los análisis de varianza para determinar y escoger las variables significativas y se obtuvieron las ecuaciones matemáticas que relacionan el parámetro estudiado con las variables y que permiten dibujar las superficies de respuesta correspondientes.
Las ecuaciones matemáticas obtenidas para todos los parámetros están recogidas en las Tablas VI y VII.

 Tabla IV Resultados del grado de blanco

Tabla V Resultados del grado de blanco después del envejecimiento de las probetas

Las dos representaciones (en tres dimensiones y mediante isolíneas) de la superficie de respuesta para el parámetro "grado de blando", cuyas mediciones fueron efectuadas con el Softness Tester usando la apertura de 25 mm, pueden verse en las Gráficas I y II.

De la valoración de los resultados obtenidos en la medida del grado de blando se desprenden las siguientes conclusiones:

• Los coeficientes de regresión R2 obtenidos en el estudio de los valores del test del grado de blando se pueden considerar bastante buenos, considerando que se trata de un ensayo físico, dando una fiabilidad de respuesta del 77% en el peor de los casos y de un 83% en el mejor.

• En los dos medidores empleados se detecta una ligera mejora en los coeficientes de regresión al usar las aperturas de diámetro inferior. La normativa actual IUP36 recomienda la apertura de 25 mm de diámetro para pieles de grado de blando medio (tipo calzado blando), que correspondería a las pieles empleadas en este trabajo. La apertura de 35 mm se recomienda para pieles poco engrasadas. La diferencia es mínima (aproximadamente el 1%) en el caso del medidor inglés y un poco superior en el caso del medidor modificado (6%).

• En tres de las condiciones de medición (con el medidor inglés y con el medidor modificado con la apertura de diámetro más pequeño) se obtienen resultados que predicen el mismo comportamiento del sistema estudiado: el aumento de oferta de los dos engrasantes hace aumentar el grado de blando, contribuyendo el engrasante A más que el engrasante B a dicho aumento. En el caso en que se usó el medidor modificado con la apertura de diámetro más grande, el análisis de resultados indica la misma tendencia, con la salvedad de que la influencia del engrasante A en el grado de blando es muy superior a la influencia del engrasante B a niveles bajos de oferta de engrasantes y, a medida que aumenta dicha oferta, la influencia del engrasante A va disminuyendo mientras que el efecto del engrasante B se mantiene proporcional a la concentración de éste ofertada. Esta discrepancia confirma la necesidad de usar aperturas de distintos diámetros para cueros con distintos grados de blandura claramente diferenciados.

De la valoración de los resultados obtenidos de las medidas del grado de blanco y de los parámetros de matiz se desprenden las siguientes conclusiones:

• Según sea la escala usada se obtienen diferentes coeficientes de regresión R2 debido probablemente a la variabilidad propia de la piel, que se compensa en mayor o menor grado según el sistema de cálculo empleado. Aún así, las ecuaciones que proporciona el modelo matemático trabajando con las escalas Stensby y Taube explica un 87% de los resultados, mientras que las otras escalas permiten explicar entre un 65% y un 83% de los resultados.

• En todas las escalas usadas, excepto en la de Hunter, se observa que al aumentar la oferta de cualquiera de los engrasantes A o B disminuye el grado de blanco. Sin embargo, mientras que al emplear la escala Hunter los resultados indican que la oferta del engrasante B no influye en el grado de blando, al emplear las escalas WCIE, WCIB y Berger se concluye que ambos engrasantes tienen una influencia sobre el grado de blanco proporcional a la oferta empleada. El peso de dicha influencia varía en función del tipo de engrasante y de la escala utilizada. Finalmente, al emplear las escalas Stensby y Taube se llega a la conclusión de que mientras que la influencia del engrasante B en el grado de blanco depende directamente de la oferta de dicho engrasante, pequeñas ofertas del engrasante A no perjudican el grado de blanco y al ir aumentando dichas ofertas aumenta de forma cuadrática el efecto negativo causado por dicho engrasante en el grado de blanco. Una posible interpretación de este hecho es que la piel "enmascara" el efecto del engrasante.

• El parámetro referido al matiz verde tiene un comportamiento similar al del grado de blanco medido según la escala WCIB. En este caso queda confirmada una cosa ya sabida, que es que, en general, los productos del tipo aceite de pescado sulfitado tienden a dar un tono más verdoso a la piel.

• Los resultados referidos al matiz rojo tienen un comportamiento similar a los obtenidos para el grado de blanco usando las escalas Stensby y Hunter, El hecho de que la piel sea de color verde y sea en el matiz rojo donde se manifieste el "enmascaramiento" del engrasante A a bajas ofertas parece indicar que a dichas ofertas, la piel absorbe en su interior todo el engrasante A y hasta que no se llega a determinada oferta no queda en la superficie de la piel y no influye en las propiedades estudiadas. Parece pues, una cuestión de penetración.

De la valoración de los resultados obtenidos de las medidas del grado de blanco y de los parámetros de matiz después de someter las probetas a un proceso artificial de envejecimiento se desprenden las siguientes conclusiones:

• En general, todos los valores obtenidos al hacer las mediciones son peores que antes de efectuar el envejecimiento de las probetas. Esto es debido a que los dos engrasantes utilizados tienen un comportamiento pésimo al envejecimiento.

• Los valores de¡ coeficiente de regresión R2 varían entre un 0,59 y un 0,74. Dichos valores son peores que los obtenidos al medir otros parámetros debido probablemente a la variación propia del matiz del wet-blue al someterlo al envejecimiento.

• En las ecuaciones matemáticas se aprecia claramente que el engrasante A (lanolina + aceite de pescado sulfitado) es el factor de influencia más importante, anulando totalmente cualquier posible detección de la acción del engrasante B en el sistema estudiado. Es decir, el efecto del engrasante A es tan negativo que el efecto del engrasante B no se nota. Aquí cabe explicar que en una prueba aparte se engrasó una probeta sólo con engrasante B y se comprobó que tras la prueba de envejecimiento todos los valores obtenidos con el Data Color eran claramente inferiores a los obtenidos antes de envejecer la probeta.

• La caída de los valores obtenidos es muy pronunciada al incrementar la oferta de materia activa del engrasante A.

• A bajas ofertas del engrasante A no se aprecia el efecto de] envejecimiento. Esto es debido probablemente a la nula presencia del engrasante A en superficie y concuerda con los resultados obtenidos usando las escalas Stensby, Taube y Red.

 Tabla VI. Ecuaciones matemáticas obtenidas para el grado de blando

Tabla VII. Ecuaciones matemáticas obtenidas para el grado de blanco

Tabla VIII Ecuaciones matemáticas obtenidas para el grado de blanco después envejecimiento de las probetas

4. Conclusiones

En base al análisis de resultados expuesto y en referencia al objetivo de este trabajo se puede concluir que escogiendo adecuadamente el tipo de engrasantes y variando la oferta de éstos en el engrase, es posible prever e influir dentro de unos límites razonables en el grado de blando y el grado de blanco del cuero obtenido. Dicha influencia vendrá limitada obviamente por la variabilidad propia de cada tipo de cuero procesado.

 5. Bibliografía

1. SHI0ZAKI, H. y otros; The method for measuring handlings of soft leather; Hikagu kagaku, 26, 127 (1980).

2. REICH, G., OERTEL, H.; Das Leder, 38, 46 (1987)

3. HEIDEMANN, E.; Ácidos poliacrílicos entre agentes de fijación y reguladores de astringencia; Libro del Symposium sobre productos auxiliares de tenería, Barcelona (1988) pág. 10.

4. SIMONCINI, A. y otros; Produzione di cuoi morbidi con l'impiego di ridotte quantitá di grassi e misura della morbideza; CPMC, 65, 443 (1989).

5. MANICH, A. M. y otros; Medidas objetivas de parámetros subjetivos de la piel; Libro del XXI Congreso de la I.U.L.T.C.S., Barcelona (1991) pág.1.315.

6. MANICH, A. M. y otros; Caracterización del comportamiento viscoelástico de la piel; Libro del XXI Congreso de la I.U.L.T.C.S., Barcelona (1991) pág. 1.301.

7. ALEXANDER, K.T.W, COVINGTON, A.D., STOSIC, R.G.; The production of soft leather Part 2b. Measuring softness; Libro del XXII Congreso de la I.U.L.T.C.S., Porto Alegre (Brasil) (1993) pág. 3 1.

8. NARESH, M.D. y otros; Das  Leder, 4, 71 (1997).

9. MANICH, A. M. y otros; Proyecto europeo coordinado por el BLC y el CSIC para la valoración objetiva del tacto de la piel; Libro de la XLVII Asamblea AQEIC, Sitges (Barcelona) (1998) pág. 219.

10. MANICH, A. M. y otros; Proyecto CRAFT para la valoración objetiva del tacto de la piel. Puesta a punto de los métodos de ensayo; Libro de la XLVIII Asamblea AQEIC, Granada (1999) pág. 253.

11. MANICH, A. M. y otros; Una valoración del tacto de la piel mediante el procedimiento KES-F de Kawabata; Libro de la XLVIII Asamblea AQEIC, Granada (1999) pág. 223.

12. Norma, IUP-36 JSLTC, 82,238 (1998).

Josep M. Morera Prat y Francina Izquierdo Buera. Pulcra Ibérica, S.L. (Grupo Cognis). Barcelona. España. EUETII Escola Superior d'Adoberia. Igualada. España