Ultrasound-assisted Process Intensification i Leather Making: Diffusion Rate Enhancement in Retanning Proces

Abstract

Retanning is one of the essential steps in leather processing. It follows the primary tanning process, utilizing synthetic tanning agents (syntans) in order to impart certain functional properties to the final leather. This research study aimed at investigating the effect of ultrasound (US) on the uptake of syntans in the retanning process as compared to magnetic stirring (MS) process control. Different types of syntans based on phenolic, melamine resin and acrylic compound were investigated. The influence of process parameters such as US power, process time, float, syntan offer, US pulse mode were studied. The effects of pre-sonication of substrate (leather) as well as substance (syntan solution though particle size analysis) were also investigated. There was the possibility of about 10% to 60% % increase in exhaustion due to the use of US over MS for different syntans under various process conditions. The Apparent Diffusion coefficient (D) of syntan through the leather matrix was calculated from the experimental uptake data, which indicates significant improvement (~1.5 times) in the D value due to US over MS under the given process conditions. Therefore, the present study clearly indicates positive influence of ultrasound on diffusion of these special types of organic compounds (syntans) through a more complex porous matrix such as leather, leading to significant improvements in diffusion rate of syntans, considerable savings in process time and subsequent enhancement in the quality of retanned leathers.ResumenEl recurtido es un paso esencial en el proceso del cuero. El proceso prosigue el curttido propiamente dicho, utilizando agentes curtientes sintéticos (sintanes) para impartir ciertas propiedades funcionales finales al cuero. Esta investigación tiene por objetivo determinar el efecto de ultra-sonido (US) en el agotamiento de sintanes durante el recurtido en comparación a un mezclador magnético (MS) como equipo controlador. Diferentes tipos de sintanes basados en fenólicos, resina melamínica y un compuesto acrílico fueron investigados. La influencia de los parámetros del proceso tales como la potencia del US, tiempo del proceso, tamaño del baño, oferta del sintán, modalidad del pulso de US fueron estudiados. Los efectos de pre-sonidación del substrato (cuero) y del sintán (análisis de tamaño de partículas en solución) también fueron investigados. Se encontró la posibilidad de un 10% a 60% de aumento en el agotamiento por el uso de US sobre el MS para los diferentes sintanes utilizados bajo las varias condiciones del proceso. El aparente coeficiente de difusión (D) del sintán a través de la matriz tal como el cuero, se calculó de los datos del agotamiento de los productos, lo que indicó un significativo mejoramiento (~1,5 veces) en el valor de D debido a US comparado con MS bajo las condiciones dadas del proceso. Como tal el presente estudio indica influencia positiva de ultrasonido sobre la tasas de difusión de estos compuestos (sintanes) a través de matrices más complejamente porosas tales cómo el cuero, orientándonos hacia incrementos en la tasa de difusión de estos compuestos químicos orgánicos, conduciendo a ahorros en tiempo de proceso y subsecuente mejoría en la calidad del cuero recurtido.