CAPITOLO 4
Obiettivo della tesi,
discussione e
60 4.1 Scopo della tesi
Come abbiamo visto nei capitoli precedenti, l’impiego di biocidi è di fondamentale
importanza in varie fasi della lavorazione conciaria.
La valutazione del grado di protezione offerto da differenti principi attivi in
relazione alla loro percentuale di impiego è un aspetto importante. Occorre,
infatti, stabilire se la quantità usata è adeguata al livello di protezione richiesto.
Inoltre, è interessante valutare l’effetto della variazione della quantità impiegata,
sempre ai fini di una buona protezione.
L’obiettivo di questo lavoro è la valutazione del livello di protezione delle pelli da
parte di alcuni principi attivi usati durante la concia al cromo.
Come sarà esposto nel prossimo paragrafo, la scelta è caduta sui seguenti
composti attivi 6:
• 2-(tiocianometiltio)-benzotiazolo (TCMTB) , • 2-ottilisotiazolin-3(2H)-one (NOIT),
• miscela di TCMTB e NOIT,
• miscela contenente 4-cloro-3-metilfenolo (PCMC) e 2-fenilfenolo (OPP).
6
Il nome commerciale dei singoli prodotti adoperati non verrà indicato per ragioni di riservatezza: di ciascun prodotto sarà riportato il nome del principio attivo e la sua concentrazione.
61 La nostra ricerca si è quindi articolata in più fasi:
• Applicazione dei prodotti al termine della concia al cromo su pelli bovine piclate, a diverse percentuali
• Valutazione del grado di protezione sui vari campioni, mediante esame visivo e prove di crescita batterica
62 4.2 Discussione
4.2.1 Scelta dei principi attivi e piano di lavoro
Come riportato al cap. 3.2, uno dei prodotti più largamente usati per la protezione
della pelle durante la concia al cromo è il TCMTB.
Questo prodotto viene generalmente usato sotto forma di formulazioni contenenti
dal 20 al 30 % di sostanza attiva. Per la natura del prodotto vengono impiegate
miscele in solventi in grado di auto-emulsionarsi in acqua, ovvero emulsioni
acquose. Queste formulazioni vengono aggiunte al termine della concia al cromo
in percentuali variabili dallo 0.1 allo 0.3% sul peso della pelle piclata, a seconda
di quanto lunga deve essere l’azione protettiva.
Recentemente, sono state proposte miscele contenenti NOIT insieme a TCMTB .
Risultati non pubblicati di aziende produttrici hanno evidenziato un grado di
protezione migliore con ampliamento dello spettro di azione.
Al fine di valutare il livello di protezione delle pelli da parte di questi prodotti,
abbiamo effettuato il loro confronto, valutando inoltre l’eventuale effetto dell’NOIT
da solo. Abbiamo, inoltre, ritenuto interessante confrontare i risultati ottenuti con
quelli derivanti dall’applicazione di una miscela sinergica di prodotti fenolici che,
sebbene non venga abitualmente impiegata in questa fase, tuttavia è nota per
offrire un buon livello di protezione7 .
7
Questi prodotti a base di o-fenilfenolo, 10, e p-cloro-m-cresolo, 9, posseggono tutte le caratteristiche di un conservante sicuro e efficace, mostrando un ampio spettro d’azione, come dimostrano le concentrazioni minime di inibizione [Bayer Material Protection 9 ].
63 Nella nostra ricerca, sono stati presi in considerazione i seguenti formulati:
• soluzione di 2-(tiocianometiltio)-benzotiazolo (TCMTB, 7) al 20%, • soluzione di 2-ottilisotiazolin-3(2H)-one (NOIT, 8) al 45% ,
• soluzione contenente una miscela di 7 (20 %) e 8 (3 %), • miscela contenente 4-cloro-3-metilfenolo (PCMC, 9), 24 % e
2-fenilfenolo (OPP, 10) 10 %.
Per la valutazione dei differenti principi attivi nella concia al cromo, abbiamo
perciò stabilito di condurre una serie di prove, applicando diverse percentuali dei
prodotti indicati ad una serie di campioni di pelle, ricavati da una stessa pelle
piclata ridotta in pezzi di dimensioni simili.
I pezzi di pelle sono stati conciati al cromo secondo lo schema generale sotto
riportato:
Tale schema è in linea con il tipo di operazione effettivamente condotta nel corso
di una comune lavorazione conciaria.
8
Le percentuali si riferiscono tutte al peso della pelle piclata
9
La scala di Baumé per liquidi più densi dell’acqua assegna 0 °Bé al livello raggiunto da un densimetro immerso in acqua pura e 15 °Bé al corrispondente livello in una soluzione acquosa di NaCl al 15%. La relazione fra gradi Baumé e densità (kg/dm3)è d=144.32/(144.32- °Bé)
tempo 508 % di bagno di piclaggio (pH ≈2,9; densità 1,4-1,5 °Bé9 ) 3 h 10 % Cr2 O3 1,5 % MgO una notte
64 Dopo 7 giorni di sosta a cavalletto, i campioni di pelle sono stati inseriti in singoli
sacchi di plastica e conservati all’interno del laboratorio, a temperatura ambiente,
fino al momento delle prove analitiche e di crescita batterica.
4.2.2 Purificazione di TCMTB e NOIT.
Al fine di condurre l’analisi cromatografica sugli estratti ottenuti dai vari campioni
di pelle, era necessario disporre di campioni dei diversi principi attivi aventi un
grado di purezza sufficiente per poter determinare una curva di taratura. È stato
pertanto, intrapreso uno studio volto alla purificazione in laboratorio dei principi
attivi scelti per la ricerca.
4.2.2.1 TCMTB
Secondo le nostre conoscenze, in letteratura non è riportata una procedura per la
purificazione e la caratterizzazione del nostro prodotto.
Prove di TLC svolte in laboratorio hanno mostrato che la cromatografia su
colonna di gel di silice poteva essere un efficace metodo di purificazione.
Lo standard cromatografico del 2-(tiocianometiltio)-benzotiazolo 7 è stato
effettivamente ottenuto in laboratorio a partire da un prodotto commerciale alla
concentrazione dell’ 80%, utilizzato come materiale di partenza per la
formulazione di prodotti a base di questa sostanza.
Il prodotto ottenuto è stato caratterizzato mediante UV, IR, HPLC e 1H NMR e
utilizzato, senza ulteriori trattamenti, per costruire una curva di taratura (vedi
65 4.2.2.2 NOIT
In letteratura esistono notizie di composti quali n-alchil-benzotiazolinoni o
tiazolinoni sostituiti in posizione 2, tuttavia non sono riportati dettagli sufficienti
sulla loro purificazione e caratterizzazione. [10]
Tentativi di purificazione di una formulazione liquida al 45% di 8 in glicole
propilenico, tramite cromatografia su colonna di gel di silice, non hanno dato
luogo ad un prodotto sufficientemente puro (UV, HPLC).
L’ottenimento dello standard è stato realizzato quindi per allontanamento del
glicole propilenico tramite distillazione a pressione ridotta e successiva
purificazione cromatografica su colonna di gel di silice del residuo di distillazione.
Anche in questo caso il prodotto è stato completamente caratterizzato tramite
UV, IR, 1H NMR e HPLC ed è stata costruita una curva di taratura (vedi paragr.
5.3).
4.2.2.3 OPP e PCMC
L’ o-fenilfenolo, 10, e il p-cloro-m-cresolo, 9, si trovano insieme in una
formulazione in percentuali rispettivamente del 10 e del 24% ma in questo caso,
la cromatografia su colonna di gel di silice del prodotto non ha permesso una
buona separazione dei due composti.
D’altra parte, anche la purificazione di un prodotto commerciale contenente solo
9, non ha dato luogo a un campione di purezza sufficiente.
Perciò, per la costruzione della curva di taratura tramite HPLC, sono stati
utilizzati un campione di o-fenil-fenolo, 10, avente purezza del 99% a
disposizione in laboratorio, e un campione di p-cloro-m-cresolo, 9, acquistato con
66 4.2.3 Risultati e conclusioni
4.2.3.1 Riepilogo delle prove effettuate
I pezzi di pelle conciata al cromo secondo le schema precedentemente riportato
sono stati trattati con i biocidi, utilizzando diverse percentuali in maniera analoga
a quanto normalmente effettuato nell’industria conciaria. La tabella che segue
illustra le percentuali e i prodotti utilizzati:
CAMPIONE PESO in g 7 8 9 + 10 7 + 8 1 490 2 714 0,05% 3 645 0,1% 4 495 0,2% 5 352 0,1% 6 497 0,2% 7 759 0,1% 8 736 0,2% 9 569 0,1% 10 587 0,2% 11 589 12 675 0,2% 13 577 0,1% 14 523 0,2% 15 619 16 708 0,1% nessun trattamento nessun trattamento nessun trattamento
Tabella 2. Prove di trattamento delle pelli con i biocidi
Come si vede nelle tabella alcune prove sono state ripetute più volte per
consentire un miglior confronto tra i dati ottenuti.
Come accennato, dopo 7 giorni di sosta a cavalletto i campioni di pelle sono stati
conservati in singoli sacchi di plastica all’interno del laboratorio a temperatura
67 Quest’ultima verifica è stata effettuata in collaborazione con il laboratorio di
ricerca di un’azienda produttrice di biocidi, al quale dopo circa 3 mesi sono stati
inviati 10 campioni significativi. In laboratorio Dermacolor, a distanza di 6-8 mesi
dalla concia, è stata fatta una verifica qualitativa per quanto riguarda la
contaminazione batterica attraverso un kit Easicult TTC.
Le prove analitiche sono state effettuate dopo 6-8 mesi nel laboratorio
Dermacolor ed i risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli del laboratorio
esterno, relativi ai 10 campioni rappresentativi selezionati.
4.2.3.2 Risultati delle prove eseguite presso il laboratorio esterno
Come già accennato, dopo circa tre mesi dalla concia, 10 campioni scelti come
rappresentativi per lo studio da condurre, sono stati inviati ad un laboratorio di
analisi esterno, dove sono stati effettuati una serie di test per verificare
l’eventuale contaminazione microbica e determinare l’effettiva quantità di
principio attivo che si ritrova nel prodotto conciato.
68 Sample Aspergillus niger Without fungi inoculation
Sample 1 0 10 Yes growing
Sample 2 2-4 No growing Sample 3 5-7 No growing Sample 4 20-25 No growing Sample 5 25-30 No growing Sample 6 29-30 No growing Sample 7 8-10 No growing Sample 8 9-11 No growing Sample 9 12-14 No growing Sample 10 20-21 No growing
Tabella 3. Risultati della crescita betterica
I test effettuati evidenziano assenza di crescita fungina nei campioni in cui non è
stato inoculato il fungo ad eccezione del campione 1 (terza colonna). La seconda
colonna della tabella 3 indica il raggio di inibizione (espresso in mm) nelle
capsule di Petri in cui è stato inoculato il fungo Aspergillus Niger.
I risultati di queste prove sono mostrati nelle fotografie in Appendice 1.
L’effettiva quantità di prodotto attivo ritrovato tramite HPLC-RP nella pelle
conciata è riportato nella tabella che segue:
10
Fungicide test in leather, according to Leather protocol - Microbiological analysis (ID-11.2301). Results are expressed in inhibition hales (mm) for the inoculated fungi and it is indicated if there is or no growth in the Petri dishes without inoculation.
69
(1) 4clorometacresol, (2) Ortophenylphenol, (3) N-octhylisothiazolone, (4) 2-tiocianometiltiobenzotiazol
Tabella 4. Risultati dell’effettiva quantità di principio attivo ritrovata. 11
Il risultato analitico del campione 1, che non ha ricevuto trattamenti , è anomalo,
in quanto sembra contenere un elevato quantitativo di NOIT .
La presenza degli altri principi attivi può essere attribuita a trattamenti precedenti
subiti dalla pelle, mentre la presenza di NOIT potrebbe essere dovuta ad una
contaminazione del campione durante la sua lavorazione.12
11
Fungicide residual determination, according to Leather protocol- Chromatographic analysis (ID-11.2545).
12
Riportiamo di seguito il commento del laboratorio esterno: “The results obtained in the microbiological test show that all the samples, with exemption of Sample 1, were received in proper condition, evidenced by the absence of growth on the plates without inoculation.
On the other hand, Sample 1 has an amount of biocides for not being contaminated. It seems that this sample could have been soaked once already contaminated.
70 4.2.3.3 Determinazione analitica (HPLC) della quantità di sostanze attive assorbite dalla pelle
A distanza, invece, di circa 6-8 mesi, il controllo sulla effettiva quantità di biocida
che si ritrova nella pelle è stato effettuato presso il laboratorio Dermacolor.
[11-12-13]
È stata seguita la norma internazionale UNI EN ISO 13365 la quale specifica un
metodo di prova per la determinazione del contenuto dei prodotti biocidi utilizzati
nel cuoio mediante HPLC.
I singoli campioni di cuoio sono stati, quindi, estratti con solvente idoneo
utilizzando un bagno ad ultrasuoni; l’estratto filtrato è stato analizzato tramite
cromatografia liquida ad alta risoluzione (HPLC) con rilevatore ultravioletto UV.
In tabella sono mostrati i risultati, ovvero le concentrazioni di biocida che si
ritrovano nella pelle, calcolate grazie alle curve di taratura precedentemente
costruite per mezzo dei prodotti purificati.
trattamento quantità effettiva di p.a. in 1g estratto (mg/L) area picco (7) area picco (8) area picco (10) area picco (9) quantità trovata (mg/l) 7 quantità trovata (mg/l) 8 quantità trovata (mg/l) 10 quantità trovata (mg/l) 9 1 nessun trattamento −−− 671705 −−− 45645 44472 10,85 −−− 1,48 2,96 2 0.05% TCMTB (20%) 5 536856 −−− 14656 23036 8,67 −−− 0,47 1,53 3 0.1% TCMTB (20%) 10 403770 −−− 8592 10845 6,52 −−− 0,28 0,72 4 0.2% TCMTB (20%) 20 643288 124962 23235 40232 10,39 3,02 0,75 2,68 5 0.1% NOIT (45%) 22,5 462743 330331 38867 43927 7,47 7,98 1,26 2,92 6 0.2% NOIT (45%) 45 752536 1625946 64237 59602 12,15 39,28 2,08 3,97 7 0.1% TCMTB/NOIT 10/1.5 586135 38756 66310 86659 9,47 0,94 2,15 5,77 8 0.2% TCMTB/NOIT 20/3 1139131 40435 24760 79661 18,40 0,98 0,80 5,30 9 0.1% OPP/PCMC 5/12 591212 46127 73337 96458 9,55 1,11 2,37 6,42 10 0.2% OPP/PCMC 10/24 144496 175223 169482 219896 2,33 4,23 5,49 14,64 11 nessun trattamento −−− 91662 −−− −−− −−− 1,48 −−− −−− −−− 12 0.2% TCMTB (20%) 20 439359 4468 7924 19008 7,10 0,11 0,26 1,27 13 0.1% TCMTB (20%) 10 227753 −−− 60400 35473 3,68 −−− 1,95 2,36 15 nessun trattamento −−− 70534 9209 54412 58945 1,14 0,22 1,76 3,92 16 0.1% OPP/PCMC 5/12 −−− −−− 74434 134201 −−− −−− 2,41 8,93
71 Come riportato alla fine del paragrafo precedente, il ritrovamento da parte del
laboratorio esterno di NOIT nel campione non trattato sembra attribuibile a una
contaminazione. Infatti nelle nostre analisi, tale prodotto non è stato trovato ad
eccezione del campione 15 che contiene tuttavia poco più del 3% del valore
trovato dal laboratorio esterno.
I risultati delle altre prove risultano sostanzialmente in accordo con quelli ottenuti
dal laboratorio esterno se si eccettua il valore della prova effettuata a
concentrazione più bassa di 7 dove troviamo un valore più alto di quello con cui
abbiamo trattato il campione
Come già accennato al paragrafo precedente, i risultati mostrano la presenza di
taluni principi attivi anche in campioni di pelle dove non sono stati usati. Ciò
potrebbe essere dovuto a residui derivanti da trattamenti precedenti. La pelle
piclata non è stata sottoposta ad analisi, anche perché il metodo è
standardizzato su pelle conciata.
I principi attivi esaminati offrono un discreto grado di protezione sulla pelle come
mostrato dalle prove di crescita batterica.
E’ bene precisare tuttavia che questi risultati andrebbero confermati testando i
