PIKEL

• preparare la pelle alla concia minerale
• bloccare completamente il processo di macerazione.

Inizialmente si rendere il collagene non reattivo nei confronti del conciante usando una quantità di acido sufficiente a portare il pH sotto il P.I..; in queste condizioni i gruppi carbossilici non sono carichi, quindi non c’è possibilità di interazione con i cationi del conciante.

I gruppi carbossilici non sono carichi a pH inferiori a 3, valore che risulta anche sufficiente a bloccare l’attività enzimatica. A questo valore di pH si manifesta un gonfiamento osmotico molto rilevante, il metodo più sicuro per evitarlo è quello di operare in ambiente ad elevata concentrazione salina e quindi elevata pressione osmotica (non gonfia per l’effetto Donnan).
L’acido più utilizzato in questo processo è l’acido solforico, ma possono anche essere utilizzate miscele di acidi come acido formico e solforico.
Il sale più utilizzato è sicuramente il cloruro di sodio perché è il meno costoso ed inoltre non presenta alcuna reattività col conciante ma potrebbero essere utilizzati tutti i sali neutri.
Il sale va aggiunto prima dell’acido in modo da prevenire il gonfiamento e deve essere sufficiente a creare una densità di circa 6-7° Be. La quantità necessaria a raggiungere il valore di densità stabilito va calcolata in base al peso del bagno, tenendo conto anche dell’acqua contenuta nelle pelli. Per aumentare la densità del bagno di 1° Be si deve aggiungere 1% NaCl sempre rispetto al bagno.
Le pelli macerate contengono circa il 70% di acqua, l’ultimo peso utile risale però alla pelle in trippa che contiene il 75% di H₂O.
     1000 Kg di pelle in trippa = 750 Kg H₂O + 250 Kg collagene
     peso pelle macerata 250 Kg collagene + X Kg H₂O = 833 Kg peso totale pelle
     infatti 250:30%=X:70%  X=583 Kg H₂O
in un pikel con 50% H₂O avremo quindi 500+583=1083 Kg H₂O totale e 7-8% NaCl sull’H₂O totale corrisponde a 75,8-86,6 Kg NaCl
Se il pikel viene eseguito a secco si deve aggiungere sale solo per il 7-8% dell’acqua contenuta nella pelle, quindi solo poco più del 4% sul peso trippa.
Diversamente (sempre su 1000 Kg di pelle in trippa) se si esegue un pikel con il 100% di bagno si dovrà aggiungere il 7% di 583+1000 Kg di acqua quindi ben l’11% sul peso trippa.
Lavorare in pikel con un bagno troppo lungo significa sprecare molta acqua e molto sale; aggiungere solo il sale senza addizionare acqua sgonfia le pelli nel giro di 30-60’ creando spontaneamente del bagno.
La procedura più utilizzata risulta un compromesso, cioè 50% di bagno.
A valori di densità di bagno inferiori a 6° Be si ottiene un gonfiamento acido delle pelli, questo renderà il prodotto finito spugnoso e poco compatto compromettendo in questo modo le sue caratteristiche meccaniche, in particolare la resistenza allo strappo. Al contrario aumentando troppo la quantità di sale aggiunto (fino a raggiungere o superare i 10° Be) le pelli vengono disidratate e risultano eccessivamente piatte. L’intervallo ideale è quindi 7-8° Be.
La quantità di acido aggiunta è quella necessaria a portare il pH ad un valore inferiore a 3; con acido solforico è sufficiente un 1-1,5% sul peso trippa, quantità maggiori non provocano evidenti variazioni del pH visto che l’andamento è regolato da una funzione logaritmica. Il pH ideale di inizio concia è circa 2,5-3, per questo non si aggiunge mai più del 2% di acido.
L’acido deve garantire in tutta la sezione della pelle un pH minore di 4,5, questa condizione viene realizzata con quantità maggiori di acido. Il pH di 4,5 dipende dal K_ps dell’idrato di cromo.
                                  K_ps = [Cr³⁺] [OH^-]³    pH=4,5
Il sale e l’acido hanno delle velocità di penetrazione diverse, si muovono indipendentemente e il loro passaggio nella sezione è esclusivamente funzione del tempo.
Vengono così distinti due tipi di pikel:
1. di equilibrio, in cui tutte le sezioni hanno il medesimo pH;
2. di non equilibrio, dove esiste una differenza tra sezioni centrali e sezioni superficiali;
I due differiscono per la durata, per il secondo basta qualche ora, mentre per il primo è necessaria tutta la notte, e per la distribuzione del cromo nella sezione.

Essendo il pH delle varie sezioni uniforme, la distribuzione del Cr presente nel bagno di concia sarà uguale in tutto lo strato, quando inizia la basifica il cromo degli strati superficiali inizia a fissarsi e così ne viene richiamato altro. Quando anche il pH degli strati più interni inizia ad aumentare il passaggio di altro Cr è ostacolato dal Cr già fissato in superficie. A fine concia la distribuzione negli strati sarà:

Il pH delle sezioni più interne è sufficientemente alto per fissare il Cr già prima della basifica, per questo dal bagno ne viene richiamato altro verso la sezione interna finchè esiste la possibilità di passaggio. La distribuzione negli strati vedrà una maggiore % di Cr nell’interno della pelle.
Dopo la basifica si otterrà una distribuzione del Cr del tipo:

Nei cuoi per tomaia è più conveniente il pikel di non equilibrio visto che il cromo in superficie fa diminuire la resistenza allo scoppio.
Il pikel più diffuso è quello di equilibrio, in questi casi per il cuoio destinato a tomaia si lava dopo concia con 0,1-0,2% di acido formico per 10’ in modo da eliminare del Cr dal lato fiore.
Per realizzare rapidamente un pikel di equilibrio si aggiunge prima dell’acido solforico una piccola quantità di acido formico; quest’ultimo penetra molto velocemente nella sezione e la prepara all’aggiunta dell’acido solforico. Attendendo così 2-3 h sarà raggiunta la condizione di equilibrio.

L’acido solforico va sempre utilizzato diluendo quello concentrato almeno 1:10 prima dell’aggiunta; dopo la diluizione la soluzione deve necessariamente essere raffreddata perché il contatto diretto con la pelle rischia di gelatinizzare il collagene. Eventuali scottature da acido solforico sono visibili nel conciato come macchie scure dal fiore molto fragile; non bisogna dimenticare inoltre che l’ambiente è fortemente acido e il grado di idrolisi è direttamente proporzionale alla temperatura, perciò nel pikel non vanno mai superati i 20°C.

Si tratta di un processo utilizzato negli anni ‘50 e riscoperto oggi per cercare di eliminare i cloruri che sono uno dei parametri di valutazione delle acque di scarico. Si impiegano acidi non gonfianti e più specificatamente acidi solfonici aromatici; tra questi vi è l’acido naftalensolfonico. Non viene utilizzato come sale sodico ma come acido cristallizzato; si presenta come scaglie di colore grigio e manifesta anche un’azione conciante perciò viene classificato tra i tannini sintetici.

Di fatto si tratta di una struttura dipolare:   

Si instaura così un legame dipolo, tra la parte aromatica e il legame polipeptidico della catena proteica, e uno ionico, tra gli il gruppo solfonico e un gruppo protonato della catena vicina:

Legandosi in questo modo l’acido va a limitare il gonfiamento. Viene infatti bloccata l’azione osmotica del gruppo amminico protonato e aumenta la reticolazione tra le catene polipeptidiche limitando così lo spazio per l’assorbimento di acqua.
Dopo l’aggiunta dell’acido naftalensolfonico si procede, come di norma, con l’aggiunta dell’acido solforico.
Nonostante si tratti di un sottoprodotto dell’industria chimica il suo impiego fa aumentare i costi del processo di pikel anche se poi in concia c’è un leggero risparmio di Cr. Per quanto riguarda poi l’aspetto ecologico non si ha un grande vantaggio dato che i cloruri sono stati sostituiti da un composto aromatico.