DE19729546C1 - Verfahren zur Messung von Chrom in Gerbereilösungen und Berechnung der Chromkonzentration im Leder, sowie die Verwendung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Messung von Chrom in Gerbereilösungen und Berechnung der Chromkonzentration im Leder, sowie die Verwendung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Chrom in
Gerbereilösungen und Berechnung der Chromkonzentration im Le
der, sowie die Verwendung des Verfahrens.
Die Verarbeitung von tierischen Rohhäuten zu Leder wird welt
weit zum größten Teil durch chromhaltige Gerblösungen erreicht.
Der Chromgehalt des erzeugten Leders ist eines der wichtigsten
Qualitätsmerkmale der Chromgerbung und entscheidet u. a. über
die Kochbeständigkeit und Festigkeit. Gegerbt wird mit wäßrigen
Gerblösungen, deren Hauptbestandteil meist basisches
Chrom(III)sulfat ist.
Bisherige Bestimmungen von Chrom in der Gerblösung werden nur
im Labor vorgenommen. Dazu muß eine Probe entnommen und z. B.
naßchemisch analysiert werden. Einige große Gerbereien verwen
den auch die recht teure Atomabsorption (AAS) oder die eben
falls aufwendige Emissionsspektroskopie (ICP). Beide Verfahren
erfordern speziell ausgebildete Fachleute für die Probenahme
und die Durchführung der Messungen mit den komplexen Analysen
geräten.
Eine andere Methode beruht auf der Messung des Chromanteils im
Leder mittels Röntgenfluoreszenz. Diese Methode kann zwar auch
zur direkten Detektion von Chrom in der Lösung herangezogen
werden, ist jedoch sehr teuer.
In allen Fällen ist es jedoch nicht möglich, den späteren
Chromgehalt im Leder noch während des laufenden Gerbprozesses
abzuschätzen, ohne eine Lederprobe zu entnehmen und extern zu
messen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu ent
wickeln, mit dem die Konzentration von Chrom(III) direkt in
Gerblösungen kontinuierlich überwacht werden kann und das wei
terhin die Berechnung des späteren Chromgehaltes im Leder zum
Zeitpunkt des Gerbens erlaubt, sowie eine Verwendung für das
Verfahren anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentan
sprüche 1 und 4. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung.
Das Verfahren wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei
spiels und der Abbildungen ausführlich erläutert. Es zeigen
Fig. 1: Absorptionsspektrum einer chromhaltigen Gerblösung zu
Beginn (obere Kurve A), in der Mitte (mittlere Kurve B), und am
Ende (untere Kurve C), der Gerbung
Fig. 2: Absorptionsspektren (A-D) chromhaltiger Ausgangslösun
gen ohne und mit unterschiedlichen Zusatzstoffen
Fig. 3: Absorptionsspektren verschiedener Fette A-D
Im folgenden wird die Konzentration an Chrom(III) in der Gerb
lösung immer auf Chromoxid (Cr2O3) umgerechnet, wie es in der
Gerbereibranche üblich ist.
Fig. 1 zeigt Absoptionsspektren von chromhaltigen Original-
Gerblösungen, wie sie in Gerbereien verwendet werden. Auf der
Ordinate ist die Extinktion, die dem negativen (dekadischen)
Logarithmus der Lichttransmission entspricht, dargestellt, auf
der Abszisse die Wellenlänge in nm. Die obere Kurve A ent
spricht einer Probe, die zu Beginn des Gerbprozesses entnommen
wurde, die mittlere Kurve B in der Mitte und die untere Kurve C
gegen Ende der Gerbung. Die Messungen wurden mit einem ersten
Prototypen des neuen Analysensystems als Ausführungsbeispiel
mit 2 mm Küvettendicke durchgeführt. Die beiden starken Absorp
tionslinien bei 430 nm und 590 nm sind für Chrom charakteri
stisch. Auffallend ist, daß insbesondere die Meßkurve zu Beginn
des Gerbprozesses (A) gegenüber den anderen zu höheren Extink
tionen verschoben ist und sich die Extinktionen der beiden Ab
sorptionslinien unterschiedlich verhalten.
Proben vom Beginn eines Gerbprozesses sind bekannterweise sehr
trübe, was sich in diesen Verschiebungen äußert und vor allem
durch Fette verursacht wird. Diese Fette werden im Laufe des
Prozesses in die Haut eingearbeitet, so daß die Flüssigkeiten
wieder klarer werden. Die Unterschiede zwischen der mittleren
(B) und unteren (C) Kurve gehen dagegen nur auf die Abnahme des
Chromgehaltes zurück, weil Chrom in das spätere Leder eingear
beitet wird. Der Einfluß der Fette stellt jedoch nicht das ein
zige Problem bei der photometrischen Chrombestimmung in Gerblö
sungen dar. Die verschiedenen Zusatzstoffe führen zu unter
schiedlichen Chromkomplexen, deren Absorptionsspektren sich in
der Wellenlänge und der Extinktionshöhe, bei gleicher Chromkon
zentration, unterscheiden.
Fig. 2 zeigt zur Verdeutlichung die Absorptionsspektren bei 2
mm Küvettendicke, die nach Zugabe verschiedener Stoffe zur Aus
gangslösung entstehen. Bei dieser Versuchsreihe wurde von einer
in Gerbereien üblichen zehnprozentigen Chromosallösung B ausge
gangen. Die Kurve A zeigt deren Absorptionsspektrum. Nach Zu
gabe eines Bleichmittels und bei nahezu gleichbleibender Chrom
konzentration verändert sich das Absorptionsspektrum (Kurve B).
Es ist erkennbar, daß die Extinktion der 430 nm Chrom-Linie et
was größer, während die bei 590 nm geringer wird, was auf che
mische Wechselwirkungen zurückgeht. Wird die Lösung zusätzlich
noch angesäuert, was in der Praxis ebenfalls notwendig ist, und
damit auch der pH-Wert erniedrigt, so ergibt sich die Meßkurve
C. Hier zeigt sich ein umgekehrter Verlauf: die Extinktion bei
430 nm wird geringer, die bei 590 nm größer. Außerdem sind Wel
lenlängenverschiebungen bei beiden Absorptionslinien feststell
bar, was auf den Einbau von Sulfatgruppen in den Chromkomplex
zurückgeführt werden kann. Besonders auffallend sind die Ände
rungen, die bei Zugabe eines Fettes entstehen, das in der Kurve
D gezeigt ist. Hier ist die durch die Trübung (Emulsion) verur
sachte Verschiebung der Extinktion zu größeren Werten im gesam
ten Spektralbereich festzustellen und die zum Kurzwelligen hin
ansteigenden Eigenabsorption des Fettes. Dies führt auch zu der
in Fig. 1 schon dargestellten Änderung der Extinktionen der 430
nm und 590 nm Chromlinien.
In Gerbereien werden verschiedene Fette eingesetzt. Deren Ab
sorptionsspektren (A-D) wurden gesondert in einer 1 mm Küvette
gemessen und sind in Fig. 3 dargestellt. Allen Fetten ist ge
meinsam, daß deren Extinktion zum Kurzwelligen ansteigt, was zu
Verfälschungen der Chromabsorptionslinien führt und berücksich
tigt werden muß.
Bedingt durch diese Wellenlängenverschiebungen und Extinkti
onsänderungen, bei gleichem Chromgehalt in der Lösung, ist eine
genaue Chrombestimmung mit einfachen 1-Wellenlängen-Photometern
nicht möglich. Aus diesem Grund wurde ein Analysensystem ent
wickelt, das diese durch chemische Wechselwirkungen bedingten
Linienverschiebungen berücksichtigt.
Ein möglicher Aufbau des photometrischen Systems besteht aus
einer Lichtquelleneinheit, einer Küvette und einem Array-Spek
trometer. Um einen breiten auswertbaren Wellenlängenbereich zu
erhalten, wurden in der Lichtquelleneinheit zwei Lampen, eine
Glühlampe und eine blaue Leuchtdiode eingesetzt, deren Strah
lung mittels eines Strahlteilers auf eine gemeinsame optische
Achse gelenkt und durch die Küvette auf das Array-Spektrometer
geleitet wird. Übliche Array-Spektrometer bestehen aus einem
Eintrittsspalt, einem konkaven, holographischen Reflexionsgit
ter oder manchmal auch Transmissionsgitter sowie einem Photodi
odenarray als optischer Mehrkanaldetektor. Diese Array-Spektro
meter sind allgemein bekannt und brauchen daher hier nicht wei
ter erläutert zu werden.
Aus dem mit dem Photodiodenarray gemessenen Spektrum wird das
Extinktionsspektrum einer in der Küvette vorhandenen Probe be
stimmt. Üblicherweise nimmt man dazu zunächst ein Dunkelspek
trum bei ausgeschaltetet Lampe oder eingeschwenkter Blende auf.
Dann wird ein Referenzspektrum mit Wasser in der Küvette oder
alternativ das Spektrum eines zweiten Strahles (ohne gefüllte
Küvette) gemessen. Von den Spektren mit Probenflüssigkeit in
der Küvette wird das in einem elektronischen Speicher festge
haltene Dunkelspektrum subtrahiert und anschließend durch das
ebenfalls bezüglich des Dunkelspektrums korrigierte und gespei
cherte Referenzspektrum dividiert (Transmission). Da die Kon
zentration eines Stoffes nicht der Transmission, sondern der
Extinktion proportional ist, wird der dekadische Logarithmus
der Transmission gebildet und mit -1 multipliziert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Analysensystems stellt die
Erweiterung zu einem 2-Strahl-System dar. Dabei wird die von
der Lichtquelleneinheit emittierte optische Strahlung mittels
eines Strahlteilers in zwei Teilstrahlen aufgespalten, wobei
nur in einem Zweig die mit der Gerblösung gefüllte Küvette ent
halten ist. Anschließend werden beide Teilstrahlen mittels ei
nes weiteren Strahlteilers wieder vereinigt und auf das Array-
Spektrometer geleitet. Mit diesem Prinzip können Änderungen der
Lichtintensität, auch spektrale, eliminiert werden. Zur Auswer
tung wird das Spektrum des einen Teilstrahls mit Küvette durch
das ohne Küvette dividiert und der Logarithmus gebildet. Vorher
wird ebenfalls eine Dunkelspektrumsubtraktion vorgenommen, wie
oben beschrieben. Um zwischen den beiden Teilstrahlen unter
scheiden zu können, ist es am einfachsten, mit einer Blende ab
wechselnd automatisch beide Teilstrahlen alternativ abzudecken.
Statt dieser Lösung könnten auch ein Array-Spektrometer pro
Teilstrahl oder ein Doppelspektrometer mit zwei oder sogar nur
einem Array verwendet werden. Diese Varianten sind natürlich
aufwendiger.
Um nun die durch chemische Wechselwirkungen bedingten Linien
verschiebungen zu berücksichtigen, wird nicht eine oder ein
paar Wellenlängen zur Auswertung herangezogen, sondern das ge
samte oder zumindest ein großer Teil des Meßspektrums. Für die
Anwendung Chrom in Gerblösungen eignet sich insbesondere der
sichtbare Wellenlängenbereich von 380 nm-780 nm. Zur Kali
brierung des Analysensystems müssen neben Chrom die wesentli
chen Inhaltsstoffe, z. B. Komplexbildner, Fette usw. sowie der
pH-Wert berücksichtigt werden.
Ein anderer wichtiger Punkt ist der Gehalt an Fetten. Diese
führen zu Emulsionen und damit trüben Lösungen, wodurch das
Licht zusätzlich geschwächt wird, was zu einem erhöhten Unter
grund führt.
Dies ist aus den Fig. 3 (Fette allein) und 1 (Fette zu Be
ginn der Gerbung, Kurve A) ersichtlich. Um den zum Kurzwelligen
steigenden Untergrund kompensieren zu können, wird von jedem
gemessenen Spektrum eine Gerade subtrahiert, deren Lage durch
folgende 2 Punkte automatisch für jedes Spektrum bestimmt wird:
Zum einen soll die Gerade das Meßspektrum bei einer Wellenlänge
von ca. 700 nm schneiden. Größere Wellenlängen sind auch mög
lich; wichtig ist nur, daß die Absorption der Chrom-Linie mit
Maximum bei 590 nm möglichst stark abgesunken ist. Dieser Wert
beschreibt dann den gleichmäßigen Untergrund, z. B. durch die
Lichtstreuung und die Reflexionsverluste an den optischen
Grenzflächen.
Zum anderen soll die Gerade das Meßspektrum bei einer Wellen
länge von ca. 500 nm schneiden, als günstig hat sich der Bereich
von 490 nm-520 nm erwiesen. Der Bereich um 500 nm ist deswe
gen vorteilhaft, weil in diesem Bereich die Chromabsorption ein
Minimum aufweist, so das zum großen Teil der Untergrund erfaßt
wird.
Durch die Wahl dieser beiden Meßpunkte kann eine schief lie
gende Gerade gebildet werden, die den zum Kurzwelligen anstei
genden Untergrund berücksichtigt. Zur Erhöhung der Meßgenauig
keit können diese beiden Meßpunkte über einen schmalen Wellen
längenbereich gemittelt werden, bei dem Ausführungsbeispiel
wurde 496 nm-515 nm bzw. 695 nm-705 nm gewählt. Denkbar ist
es selbstverständlich auch, das jeweilige Minimum innerhalb
dieser Bereiche zu bestimmen.
Wesentlich ist die Wahl einer auch schief liegenden Geraden,
also eines Polynoms 1. Grades. Ein Polynom 0. Grades
(Konstantensubtraktion) hat sich als schlechter erwiesen, da
damit der zum Kurzwelligen ansteigende Untergrund nicht ausrei
chend berücksichtigt wird. Ein Polynom 2. und höheren Grades
hat jedoch auch Nachteile, obwohl die Absorptionskurven der
Fette gekrümmt sind: Zur Berechnung eines solchen Polynoms ist
mindestens ein weiterer Meßpunkt erforderlich, z. B. bei 400
nm, oder man muß die Krümmung festlegen. Beides hat sich eben
falls als ungünstig erwiesen. Es ist daher besser, ein Polynom
1. Grades zur Untergrundkompensation zu verwenden und die ge
krümmten Verläufe der Fette mit in die Kalibrierung aufzuneh
men.
Um die Einflüsse von schwankendem Fettgehalt und anderen In
haltsstoffen sowie pH-Wert-Variationen eliminieren zu können,
wird das Analysensystem in der folgenden Weise kalibriert: Aus
gehend von üblichen, chromhaltigen Gerbansatzlösungen werden
zunächst mehrere Proben mit unterschiedlichen Chromgehalten
hergestellt. Der pH-Wert wird in diesen Fällen durch Zugabe von
Säuren oder Laugen auf einen konstanten und praxisrelevanten
mittleren Wert eingestellt. Die zugehörigen Meßspektren werden
mit dem Analysensystem aufgenommen und dauerhaft elektronisch
gespeichert. Im nächsten Schritt werden Proben mit einer Chrom
konzentration hergestellt, die für den Anfang, die Mitte und
das Ende eines Gerbprozesses typisch sind, und von jeder dieser
Proben werden wiederum mehrere mit unterschiedlichem pH-Wert
abgeleitet, gemessen und elektronisch gespeichert. Schließlich
werden kritische Inhaltsstoffe, z. B. auch die Fette, in der
gleichen Weise variiert, gemessen und abgespeichert. So wird
auch die zum Kurzwelligen in nichtlinearer Weise ansteigende
Extinktion berücksichtigt.
Dieser gesamte Datensatz enthält Informationen über den Einfluß
der Chromkonzentration, den pH-Wert und der Zusatzstoffe auf
die Spektren. Wesentlich sind dabei insbesondere die beiden
Chrom-Linien bei 430 nm und 590 nm und deren Wellenlängenver
schiebungen und Extinktionsänderungen. Der Einfluß der das
Licht streuenden Inhaltsstoffe wie z. B. den Fetten wird in der
oben beschriebenen Weise mittels Subtraktion einer Geraden re
duziert. Die anderen Einflußgrößen werden dadurch kompensiert,
indem das Spektrum der zu messenden Probe mittels eines Rech
ners durch die im elektronischen Speicher abgelegten, bekannten
Kalibrierspektren durch additive Überlagerung synthetisiert
wird. Die Iteration wird erst dann abgebrochen, wenn die Summe
der Quadrate der Abweichungen zwischen Meßspektrum und synthe
tisiertem Spektrum für alle Wellenlängen kleiner sind als ein
Schwellwert. Aus dieser konvergierenden Lösung kann direkt die
Chrom-Konzentration abgeleitet werden.
Insgesamt wurden 25 Kalibrierspektren verwendet, wovon 18 syn
thetisch im Labor aus typischen Gerbansatzlösungen hergestellt
und 7 reale Proben einer Gerberei entnommen wurden. Ausgewertet
wurde der Wellenlängenbereich von 407 nm-705 nm.
Da der pH-Wert zu Wellenlängenverschiebungen führt, ist es
meist auch zusätzlich möglich, den pH-Wert direkt zu bestimmen.
Neben der Bestimmung des Gehaltes an Chrom (III) in der Gerblö
sung am Ende der Gerbung als eine Hilfsinformation über den
ordnungsgemäßen Gerbverlauf wäre die Berechnung des schon er
zielten Chromgehaltes im Leder zu einem wählbaren Zeitpunkt der
Gerbung wichtig. Zu diesem Zweck wird folgendes Verfahren vor
geschlagen:
Zunächst wird die Masse MCr der für die Gerbung dosierten Chrom menge festgehalten. Üblicherweise wird dabei eine flüssige, chromhaltige Lösung verwendet, z. B. 16 %iges Chromosal B, und über das dosierte Volumen und die Dichte der Gerblösung die Masse MCr bestimmt. Aber auch die direkte Wägung der dosierten Masse an Gerblösung und die Berechnung des Masseanteils MCr ist in der Gerbereipraxis zu finden.
Zunächst wird die Masse MCr der für die Gerbung dosierten Chrom menge festgehalten. Üblicherweise wird dabei eine flüssige, chromhaltige Lösung verwendet, z. B. 16 %iges Chromosal B, und über das dosierte Volumen und die Dichte der Gerblösung die Masse MCr bestimmt. Aber auch die direkte Wägung der dosierten Masse an Gerblösung und die Berechnung des Masseanteils MCr ist in der Gerbereipraxis zu finden.
In einem zweiten Schritt wird die Trockensubstanz MTS der
Rohware berechnet. Diese ist für die spätere Berechnung des
Chromgehaltes des fertigen (trockenen) Leders erforderlich. Die
Masse MRW der in das Gerbfaß oder den Gerbmischer einzufüllen
den (feuchten) Rohware an Häuten wird in der Gerberei gewogen.
Um die Trockensubstanz MTS bestimmen zu können, muß von der
Masse der Rohware MRW die Masse MH2O,RW des in der Rohware ent
haltenen Wassers (Feuchte) abgezogen werden. Diese Feuchte kann
man entweder durch geeignete Meßverfahren bestimmen, oder man
kann auf Erfahrungswerte zurückgreifen. In Versuchen hat sich
gezeigt, daß der Wassergehalt (Feuchte) der tropfnassen Rohware
typischerweise 60...80% beträgt.
Der zu erwartende Chromgehalt im Leder am Ende der Gerbung kann
berechnet werden, in dem man mindestens je einmal am Anfang
(Canf) und am Ende (Cend) des Gerbprozesses mit dem zuvor be
schriebenen Meßverfahren die Chromkonzentration in der Gerblö
sung bestimmt, da das aus der Gerblösung entfernte Chrom in das
Leder eingearbeitet worden sein muß. Dabei wird zunächst für
die Anfangsmessung vorausgesetzt, daß zwischen Dosierung und
Messung der Anfangskonzentration Canf nur sehr wenig oder noch
gar kein Chrom in die Rohware eingearbeitet worden ist.
Wenn bei bestimmten Gerbverfahren der Vorgang der ersten Chrom
aufnahme zu schnell ablaufen sollte, kann die tatsächliche An
fangskonzentration Canf aus der gemessenen Anfangskonzentration
auch durch Interpolation bestimmt werden: Dazu werden in kurzen
Zeitabständen mehrere Messungen der Chromkonzentration in der
Gerblösung durchgeführt und mittels linearer oder ggf. auch
nichtlinearer Interpolation auf die tatsächliche Anfangskonzen
tration Canf zurückgerechnet.
Sofern der Wassergehalt der eingewogenen Rohware genügend genau
bekannt ist, kann die darin enthaltene Wasser-Masse zu der
durch eine Meßeinrichtung erfaßten Masse des zudosierten Was
sers hinzugerechnet werden und man erhält die Wasser-Gesamtma
sse MH2O.
Ein zweiter Weg zur Berechnung der Wasser-Gesamtmasse MH2O kann
darin bestehen, MH2O aus dem Quotienten der dosierten Chrommasse
MCr und der tatsächlichen Anfangskonzentration Canf, gemäß Glei
chung (1) zu ermitteln.
MH2O = Mcr/Canf (1)
Dieser zweite mögliche Weg hat den Vorteil, daß MH2O ermittelt
werden kann, ohne vorher den Wassergehalt der Rohware bestimmen
zu müssen.
Da die Wassermenge vom Anfang des Gerbprozesses bis zu seinem
Ende etwa konstant ist, kann die in das Leder eingearbeitete
Chrommasse MCr,L durch Multiplikation der Chrom-Konzentrations
differenz in der Gerblösung (Canf-Cend) mit der Gesamt-Was
sermasse MH2O berechnet werden.
Zur genauen Berechnung des Chromgehaltes GCr,L im Leder reicht
es noch nicht aus, die Chrommasse MCr,L durch die Trockenmasse
MTS zu dividieren, da durch die Gerbung neben Chromatomen auch
noch andere chemische Komponenten in das Leder eingearbeitet
werden:
So werden (bei idealer Bindung des Chroms im Leder) pro 2 Chro matome 1 Sulfatgruppe (SO4) und 2 OH-Gruppen mit in die chemi sche Struktur eingebaut. Bei der in der Chromgerbung üblichen Angabe des Chromgehaltes (berechnet als Gehalt an Cr2O3) bedeu tet dies, daß pro Gramm Cr2O3 (Molekulargewicht 152) zusätzlich 0,86 Gramm (resultierend aus der Summe der Molekulargewichte der einen SO4-Gruppe (96) und der zwei OH-Gruppen (2 × 17)) chemisch in das Leder eingebaut werden.
So werden (bei idealer Bindung des Chroms im Leder) pro 2 Chro matome 1 Sulfatgruppe (SO4) und 2 OH-Gruppen mit in die chemi sche Struktur eingebaut. Bei der in der Chromgerbung üblichen Angabe des Chromgehaltes (berechnet als Gehalt an Cr2O3) bedeu tet dies, daß pro Gramm Cr2O3 (Molekulargewicht 152) zusätzlich 0,86 Gramm (resultierend aus der Summe der Molekulargewichte der einen SO4-Gruppe (96) und der zwei OH-Gruppen (2 × 17)) chemisch in das Leder eingebaut werden.
Der Chromgehalt im Leder GCr,L berechnet sich dann theoretisch
zu:
GCr,L = MCr,L/(1,86 × MCr,L + MTS) (2)
Praktisch muß jedoch noch ein Korrekturfaktor K vorgesehen wer
den, der Besonderheiten der jeweiligen Chrom-Gerbtechnologie
auf der Basis von Erfahrungswerten berücksichtigt (Gleichung
3).
GCr,L = K × MCr,L/(1,86 × MCr,L + MTS) (3)
Dazu zählen insbesondere die verschiedenen Gerbzusatzstoffe wie
z. B. Enzyme, Netzmittel, Fettungsmittel und sogenannte Ab
stumpfungsmittel, die zum Teil in das Leder eingearbeitet wer
den und die Trockenmasse MTS erhöhen. Aber der Korrekturfaktor
berücksichtigt auch den unterschiedlichen Abrieb von Lederfa
sern, der während des Gerbvorganges entsteht.
Zu realen Lederproben, die aus vier verschiedenen Gerbprozessen
zufällig ausgewählt worden sind und denen mit dem neuen Verfah
ren der Messung des Chromgehaltes in der Gerblösung am Anfang
und am Ende der Gerbung eine Chromgehalts-Berechnung getroffen
wurde, werden die, mit einem Röntgenfluoreszenz-Chromschnellbe
stimmungsgerät für Leder tatsächlich gemessenen Chromgehalte im
Wet-Blue-Leder in Tabelle 1 gegenübergestellt. Die realen
Feuchtewerte der vier Lederproben wurden gravimetrisch be
stimmt. Sie überdecken den Bereich von 74,1% bis 75,8%. Ge
rechnet wurde mit einer mittleren Feuchte von F = 75,0%. Als
mittlerer technologisch bedingter Korrekturfaktor wurde K =
1,25 eingesetzt.
Die Auswertung der Differenz zwischen Berechnung und exakter
Chromgehaltsmessung an zufällig ausgewählten Proben von 4 ver
schiedenen Gerbungen (Fässer) mit einer Abweichung von -0,19%
bis +0,11% zeigt, daß das beschriebene Berechnungsverfahren zu
praxisnahen und sehr gut verwertbaren Resultaten führt.
Claims (4)
1. Verfahren zur Berechnung der Chromkonzentration in Gerblö
sungen mit einem Analysensystem zur Bestimmung der spektra
len Lichtabsorption, bestehend aus einer Lichtquellenein
heit, einer Küvette und einem Arrayspektrometer, wobei
- a) das Arrayspektrometer einen großen Teil des sichtbaren Spektralbereiches (380 nm-780 nm) erfaßt, mindestens aber die für Chrom charakteristischen Absorptionslinien bei 430 nm und 590 nm,
- b) zur Kalibrierung mehrere Proben mit unterschiedlichem Chromgehalt, pH-Wert und anderen Inhaltsstoffen herge stellt, gemessen und elektronisch gespeichert werden,
- c) der Einfluß durch das Licht streuende Inhaltsstoffe auf den zum kurzwelligen Wellenlängenbereich hin ansteigenden Untergrund kompensiert wird und
- d) der Einfluß von anderen Inhaltsstoffen auf die Wellenlän gen und Extinktionen der beiden Chromlinien bei 430 nm und 590 nm dadurch kompensiert wird, indem vom Meßspek trum eine Überlagerung der Kalibrierspektren solange ab gezogen wird, bis die Summe der Quadrate der Abweichungen für alle Wellenlängen kleiner als ein Schwellwert wird.
2. Verfahren nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
aus der für den pH-Wert in Gerblösungen charakteristischen Wellenlängenver
schiebung der 430 nm-oder 590 nm Linie des Chroms der pH-
Wert bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der zum kurzwelligen Wellenlängenbereich hin ansteigen
de Untergrund kompensiert wird, indem von jedem Meßspektrum
eine Gerade subtrahiert wird, deren Lage durch die Extinkti
on in einem Bereich um 500 nm und 700 nm bestimmt ist.
4. Verwendung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3 zur
Berechnung der Chromkonzentration im Leder zum Zeitpunkt der
Gerbung, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Masse MCr der von der Gerberei dosierten Chrommenge gemessen wird,
- b) die Trockensubstanz MTS der Rohwahre berechnet wird, in dem von der eingefüllten (feuchten) Rohware an Häuten MRW die Feuchte MH2O,RW der Rohware subtrahiert wird,
- c) die Konzentrationen an Chrom (3) in der Gerbflüssigkeit am Anfang, Canf, und am Ende, Cend, des Gerbprozesses bestimmt wird,
- d) die Menge der gesamten Wassermasse MH2O berechnet wird, indem die Masse MCr der von der Gerberei dosierten Chrom menge durch die Konzentrationen an Chrom (3) in der Gerb flüssigkeit am Anfang, Canf, dividiert wird,
- e) die in das Leder eingebaute Chrommenge MCr,L durch Multi plikation der Chrom-Konzentrationsdifferenz in der Gerb lösung Canf-Cend mit der gesamten Wassermenge MH2O be rechnet wird,
- f) die Konzentration an Chrom im Leder, CCr,L, berechnet wird, mittels folgender Gleichung: CCr,L = K × MCr,L/(1,86 ×MCr,L + MTS), wobei K einen empirischen Faktor bedeutet und der Faktor 1,86 zusätzlich eingebaute Sulfat- und OH- Gruppen berücksichtigt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997129546 DE19729546C1 (de) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | Verfahren zur Messung von Chrom in Gerbereilösungen und Berechnung der Chromkonzentration im Leder, sowie die Verwendung des Verfahrens |
PCT/EP1998/003875 WO1999002971A1 (de) | 1997-07-10 | 1998-06-25 | Verfahren zur messung von chrom in gerbereilösungen und berechnung der chromkonzentration im leder |
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WO (1) | WO1999002971A1 (de) |
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