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Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>Chromgerbung</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading">Chromgerbung</h1>

</header>

</div>

Die Chromgerbung, auch Chromgerberei, ist eine Methode zur <a href="Gerbung" class="mw-redirect" title="Gerbung">Gerbung</a> von <a href="Haut" title="Haut">Häuten</a> mit <a href="Chrom" title="Chrom">Chromsalzen</a>, wodurch chromgegerbtes <a href="Leder" title="Leder">Leder</a> entsteht. Die Chromgerbung ist aufgrund der Geschwindigkeit und der geringen Kosten die weltweit am häufigsten verwendete Gerbmethode.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>

Bei der Chromgerbung werden Tierhäute mit Chromsalzen der <a href="Oxidationsstufe" class="mw-redirect" title="Oxidationsstufe">Oxidationsstufe</a> drei behandelt, Cr(III). Meistens wird basisches Cr(OH)SO4 verwendet.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a> Die Basifizierung des Chroms führt per <a href="Olation" title="Olation">Olation</a> zur Bildung polymerer Chromkomplexe. Die Chromkomplexe bilden mit <a href="Carboxygruppe" title="Carboxygruppe">Carboxygruppen</a> der <a href="Kollagen" class="mw-redirect" title="Kollagen">Kollagenfasern</a> (an den <a href="Aminos%C3%A4uren" title="Aminosäuren">Aminosäuren</a> <a href="Asparagins%C3%A4ure" title="Asparaginsäure">Asparaginsäure</a> und <a href="Glutamins%C3%A4ure" title="Glutaminsäure">Glutaminsäure</a>) in der Haut eine unlösliche <a href="Komplexbindung" class="mw-redirect" title="Komplexbindung">Komplexbindung</a>, die Nässe und für eine kurze Zeit (5 min.) auch Kochen übersteht.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a> Die Haut wird durch die Chromgerbung zu Leder unter Zunahme der Stabilität und der Resistenz gegen mikrobielle <a href="Zersetzung_(Chemie)" title="Zersetzung (Chemie)">Zersetzung</a>.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Ablauf">Ablauf</h2></div>

Als Vorbehandlung erfordern alle Mineralgerbstoffe einen „Pickel“, von <a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a> pickling für ‚sauer einlegen‘. Der Pickel besteht aus Säuren (meist <a href="Schwefels%C3%A4ure" title="Schwefelsäure">Schwefelsäure</a> oder <a href="Ameisens%C3%A4ure" title="Ameisensäure">Ameisensäure</a>) und Neutralsalz (<a href="Natriumchlorid" title="Natriumchlorid">Natriumchlorid</a> oder <a href="Natriumsulfat" title="Natriumsulfat">Natriumsulfat</a>). Durch das Sauerstellen der Haut auf einen <a href="PH-Wert" title="PH-Wert">pH-Wert</a> von 2,5 bis 3 können die Mineralgerbstoffe die Haut vollständig durchdringen. Oftmals wird <a href="Ethanolamin" class="mw-redirect" title="Ethanolamin">Ethanolamin</a> zu 1 % (m/V) zur Verbesserung der Gerbung hinzugegeben.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a>

Zusammensetzung der Chromgerbsalze<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a>

<th>Relativer Massenanteil und Formel</th>

<th>0 % basisch Cr2(SO4)3</th>

<th>33 % basisch Cr(OH)(SO4)</th>

<th>42 % basisch</th>

<th>50 % basisch Cr4(OH)6(SO4)3

</th></tr>

<tr>

<td><a href="Chromate" title="Chromate">Dichromat</a></td>

<td>100

</td></tr>

<tr>

<td><a href="Schwefels%C3%A4ure" title="Schwefelsäure">Schwefelsäure</a></td>

<td>083

</td></tr>

<tr>

<td><a href="Glucose" title="Glucose">Glucose</a></td>

<td>025

</td></tr></tbody></table>

Meistens wird zur Chromgerbung 33 %ig bis 50 %ig basisches <a href="Chrom(III)-sulfat" title="Chrom(III)-sulfat">Chrom(III)-sulfat</a> in wässriger Lösung verwendet. Die Temperatur und die Basizität (<a href="St%C3%B6chiometrisch" class="mw-redirect" title="Stöchiometrisch">stöchiometrischer</a> Anteil der OH-Gruppen unter allen <a href="Anion" title="Anion">Anionen</a> im Chromsalz) des Chromsalzes bestimmen über die Olation die <a href="Diffusion" title="Diffusion">Diffusion</a> in die Haut, aber auch die <a href="Reaktivit%C3%A4t_(Chemie)" title="Reaktivität (Chemie)">Reaktivität</a> mit der Haut.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a> Bei einem 33 % basischem Komplex besteht der Komplexkern aus 2 Chrom<a href="Kation" title="Kation">kationen</a>, bei 50 % aus 4 Chromionen, bei 58,3 % aus 8 Chromionen, bei 62,5 % aus 16 Chromionen und bei 64,6 % aus 32 Chromionen. Dementsprechend nimmt mit steigendem pH-Wert (bzw. mit steigender OH−-Konzentration) die Diffusion der Chromkomplexe ab, weil mit dem Austausch des Sulfat<a href="Anion" title="Anion">anions</a> SO42− gegen OH− die Olationsneigung zunimmt und die Komplexe größer werden. Die Diffusion und die Reaktivität sind in einer <a href="Reziproke_Proportionalit%C3%A4t" class="mw-redirect" title="Reziproke Proportionalität">reziproken</a> Beziehung. Wenn die Diffusion groß ist (bei kleineren Chromkomplexen), sinkt die Reaktivität, was in guter Durchdringung, aber schlechter Fixierung des Gerbstoffs im Leder resultiert. Und wenn die Reaktivität zu groß ist (bei größeren Chromkomplexen), sinkt die Diffusion, was in einer geringen Durchdringung und schlechter Gerbung der inneren Schicht des Leders resultiert. Die <a href="Reaktionskinetik" class="mw-redirect" title="Reaktionskinetik">Reaktionskinetik</a> der Chromgerbung folgt einer Reaktion pseudoerster Ordnung.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a> <a href="Glucose" title="Glucose">Glucose</a> ist ein <a href="Reduzierender_Zucker" class="mw-redirect" title="Reduzierender Zucker">reduzierender Zucker</a> und dient als mildes <a href="Reduktionsmittel" title="Reduktionsmittel">Reduktionsmittel</a>. Maskierungsmittel sind <a href="Carbons%C3%A4uren" title="Carbonsäuren">Carbonsäuren</a>, wie z. B. <a href="Essigs%C3%A4ure" title="Essigsäure">Essigsäure</a> oder <a href="Citronens%C3%A4ure" title="Citronensäure">Citronensäure</a>, die aufgrund ihrer <a href="Carboxygruppe" title="Carboxygruppe">Carboxygruppen</a> zur Unterdrückung der Bildung von Polychrom(III)-Ketten per Olation verwendet werden. Maskierungsmittel ermöglichen es dem Gerber, den pH-Wert weiter zu erhöhen, um die Reaktivität des Kollagens zu steigern, ohne das Eindringen der Chrom(III)-Komplexe zu verhindern.

Reaktionsbedingungen<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a>

<th>Phase</th>

<th><a href="Temperatur" title="Temperatur">Temperatur</a></th>

<th><a href="Reaktionsrate" title="Reaktionsrate">Reaktionsrate</a></th>

<th><a href="Diffusion" title="Diffusion">Diffusionsrate</a>

</th></tr>

<tr>

<td>Anfang</td>

<td>Raumtemperatur: 15–25 °C</td>

<td>langsam</td>

<td>schnell

</td></tr>

<tr>

<td>erwärmt: 40–60 °C</td>

<td>schnell</td>

<td>langsam

</td></tr></tbody></table>

Die Durchführung erfolgt in rotierenden Gerbfässern. Die Gerbung ist in 10 bis 15 Stunden fertig. Durch Verwendung von <a href="Mikrowellen" title="Mikrowellen">Mikrowellen</a> kann die Chromgerbung auf fünf Stunden Diffusion und fünf Stunden Basifizieren verkürzt werden.<a href="#cite_note-PMID35520338-2">[2]</a> Im Anschluss daran werden die Gerbstoffe durch die schrittweise Zugabe von Laugen im Leder fixiert (Basifizieren), z. B. eine äquimolare Mischung von <a href="Calciumcarbonat" title="Calciumcarbonat">Calciumcarbonat</a> und <a href="Magnesiumcarbonat" title="Magnesiumcarbonat">Magnesiumcarbonat</a>.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a> Zur Vervollständigung der Ledereigenschaften ist aber eine Neutralisation, evtl. eine Nachgerbung, eine Färbung und eine Fettung erforderlich. Da das Leder nach der Chromgerbung im nassen Zustand leicht bläulich ist, wird dieses Leder in nassem Zustand auch als wet blue (engl. für ‚nass blau‘) bezeichnet.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Vergleich_zur_pflanzlichen_Gerbung">Vergleich zur pflanzlichen Gerbung</h2></div>

<ul><li>Geschwindigkeit: Die Chromgerbung dauert weniger als 24 Stunden im Gegensatz zu mehreren Monaten bei der <a href="Vegetabilgerbung" title="Vegetabilgerbung">pflanzlichen Gerbung</a>.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a></li>

<li>Stabilität gegenüber Wasser und Hitze: mit der Chromgerbung ist eine <a href="Schrumpfen_(Textil)" title="Schrumpfen (Textil)">Schrumpftemperatur</a> von 110 °C erreichbar im Vergleich zu maximal 85 °C bei der pflanzlichen Gerbung, je nach pflanzlichem Gerbstoff.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a></li>

<li>Wenig modifiziertes Kollagen: chromgegerbtes Leder enthält 4 % Cr2O3 im Vergleich zu 30 % <a href="Tannine" title="Tannine">Tannine</a>, wodurch das pflanzlich gegerbte Leder <a href="Steifigkeit" title="Steifigkeit">steifer</a> wird und weniger Anwendungsmöglichkeiten erlaubt.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a> Umgekehrt wird pflanzlich gegerbtes Leder verwendet, wo hohe Festigkeiten notwendig sind, wie bei <a href="Schuhsohle" title="Schuhsohle">Schuhsohlen</a> aus Leder.</li>

<li>Hydrophobierung: chromgegerbtes Leder ist wasserabweisender als pflanzlich gegerbtes Leder, wodurch eine <a href="Hydrophobierung" class="mw-redirect" title="Hydrophobierung">Hydrophobierung</a> leichter zu erreichen ist.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a></li>

<li>Helle Farbe: die helle Farbe chromgegerbten Leders erlaubt ein <a href="F%C3%A4rben" title="Färben">Färben</a> mit hellen Farbtönen. Zudem wirkt Chrom(III) als <a href="Farbstoffe#Beizenfarbstoffe" title="Farbstoffe">Mordant</a> bei der Fixierung von <a href="Farbstoff" class="mw-redirect" title="Farbstoff">Farbstoffen</a> im Leder.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a></li>

<li><a href="Lichtecht" class="mw-redirect" title="Lichtecht">Lichtechtheit</a>: je nach verwendetem Tannin (vor allem kondensierte Tannine) dunkeln pflanzlich gegerbte Leder nach.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Entsorgung">Entsorgung</h2></div>

Chromsalze dürfen in den meisten Ländern nicht in Abwässer entsorgt werden. In manchen Schwellen- und Entwicklungsländern, die eine unzureichende Umweltgesetzgebung oder eine unzureichende Umsetzung der Gesetzgebung aufweisen, werden die Abfälle verklappt. Die beiden Orte <a href="Ranippettai" class="mw-redirect" title="Ranippettai">Ranippettai</a> (Indien) und Hazaribagh (Stadtteil von <a href="Dhaka" title="Dhaka">Dhaka</a>, Bangladesch) standen unter anderem deshalb auf der Liste der zehn am stärksten verseuchten Orte der Welt, die seit 2006 vom amerikanischen <a href="Blacksmith_Institute" class="mw-redirect" title="Blacksmith Institute">Blacksmith Institute</a> herausgegeben wird.<a href="#cite_note-3">[3]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte">Geschichte</h2></div>

Die Chromgerbung wurde ab 1858 von <a href="Friedrich_Ludwig_Knapp" title="Friedrich Ludwig Knapp">Friedrich Knapp</a> entwickelt.<a href="#cite_note-Covington_11-1">[1]</a><a href="#cite_note-4">[4]</a><a href="#cite_note-5">[5]</a> Im Jahr 1884 wurde ein industrielles Verfahren zur Chromgerbung patentiert, mit einer Einbringung von <a href="Chroms%C3%A4ure" title="Chromsäure">Chromsäure</a> in einem ersten Schritt und einer <a href="Reduktion_(Chemie)" title="Reduktion (Chemie)">Reduktion</a> des Chroms und simultaner <a href="Fixierung_(Pr%C3%A4parationsmethode)" title="Fixierung (Präparationsmethode)">Fixierung</a> in einem zweiten Schritt (Zweibadverfahren).<a href="#cite_note-6">[6]</a> Im Jahr 1893 wurde von Martin Dennis das Einbadverfahren patentiert.<a href="#cite_note-7">[7]</a> Seit etwa 1900 ist die Gerbung mit Mineralsalzen, vor allem die Gerbung mit <a href="Chrom(III)-sulfat" title="Chrom(III)-sulfat">Chrom-III-Salzen</a>, aufgrund ihrer nur wenige Tage dauernden Gerbung die wichtigste Gerbmethode. Die heutige Form der Chromgerbung wird bei etwa 75 % des weltweit hergestellten Leders verwendet. Im Jahr 2008 betrug der Anteil chromgegerbten Leders bei Schuhoberleder 95 %, bei Möbelleder 70 %, bei Autoleder 50 %, bei Bekleidungsleder 100 %, bei <a href="Galanteriewaren" title="Galanteriewaren">Galanterieleder</a> (für Lederschmuck und andere Kleinlederwaren) 60 % und bei Sohlleder 0 %.<a href="#cite_note-8">[8]</a> Bei Auto- und Möbelleder gibt es eine abnehmende Tendenz der Chromgerbung zugunsten der Aldehydgerbung mit <a href="Glutardialdehyd" class="mw-redirect" title="Glutardialdehyd">Glutardialdehyd</a>.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>J. W. Harlan, S. H. Feairheller: Chemistry of the crosslinking of collagen during tanning. In: <a href="Advances_in_Experimental_Medicine_and_Biology" title="Advances in Experimental Medicine and Biology">Advances in Experimental Medicine and Biology</a>. Band 86A, 1977, S. 425–440, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1007/978-1-4684-3282-4_27">10.1007/978-1-4684-3282-4_27</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/562612?dopt=Abstract">PMID 562612</a>.</li>

<li>Johannes Otto: Gerbereiwissenschaft und Praxis, Sonderdruck 143 aus Leder- und Häutemarkt, ISSN 0342-7641, 1978.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-Covington_11-1">↑ <a href="#cite_ref-Covington_11_1-0">a</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-1">b</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-2">c</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-3">d</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-4">e</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-5">f</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-6">g</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-7">h</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-8">i</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-9">j</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-10">k</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-11">l</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-12">m</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-13">n</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-14">o</a> <a href="#cite_ref-Covington_11_1-15">p</a> Tony Covington: Tanning Chemistry, Kapitel 11: Mineral Tanning: Chromium(III). Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2009. ISBN 978-0-85404-170-1, S. 204ff.

</li>

<li id="cite_note-PMID35520338-2"><a href="#cite_ref-PMID35520338_2-0">↑</a> J. Zhang, W. Chen: A faster and more effective chrome tanning process assisted by microwave. In: RSC advances. Band 10, Nummer 39, Juni 2020, S. 23503–23509, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1039/d0ra04189k">10.1039/d0ra04189k</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/35520338?dopt=Abstract">PMID 35520338</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9054921/">PMC 9054921</a> (freier Volltext).

</li>

<li id="cite_note-3"><a href="#cite_ref-3">↑</a> Blacksmith Institut: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.worstpolluted.org/docs/TopTenThreats2013.pdf">Top Ten Threats 2013.</a> (englisch, PDF-Datei) Auf: worstpolluted.org; Abgerufen am 7. April 2015.

</li>

<li id="cite_note-4"><a href="#cite_ref-4">↑</a> Friedrich Knapp: Natur und Wesen der Gerberei und des Leders. In: Dinglers Polytechnisches Journal 149, 1858. S. 305, 378.

</li>

<li id="cite_note-5"><a href="#cite_ref-5">↑</a> Friedrich Knapp: Natur und Wesen der Gerberei und des Leders, In: Abhandlungen der Naturwissenschaftlich-Technischen Commission bei der Königl. Bayerischen Akademie der Wissenschaften in München. Cotta, München, 1858. <a href="https://doi.org/10.24355/dbbs.084-200905060200-1" class="extiw external" title="doi:10.24355/dbbs.084-200905060200-1">doi: 10.24355/dbbs.084-200905060200-1</a>. S. 144, 154.

</li>

<li id="cite_note-6"><a href="#cite_ref-6">↑</a> Patent <a rel="nofollow" class="external text" href="https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?locale=de_EP&CC=US&NR=291784A&FT=D&KC=A">US291784A</a>: Tawing Hides and Skins. Angemeldet am 31. Mai 1883, veröffentlicht am 8. Januar 1884, Erfinder: Augustus Schultz.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Apatent&rft_id=US291784A&rft.applcc=US&rft.title=Tawing+Hides+and+Skins&rft.inventor=Augustus+Schultz&rft.appldate=1883-05-31&rft.pubdate=1884-01-08">‌

</li>

<li id="cite_note-7"><a href="#cite_ref-7">↑</a> Patent <a rel="nofollow" class="external text" href="https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?locale=de_EP&CC=US&NR=495028A&FT=D&KC=A">US495028A</a>: Tanning Leather. Angemeldet am 2. Oktober 1892, veröffentlicht am 11. April 1893, Erfinder: Martin Dennis.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Apatent&rft_id=US495028A&rft.applcc=US&rft.title=Tanning+Leather&rft.inventor=Martin+Dennis&rft.appldate=1892-10-02&rft.pubdate=1893-04-11">‌

</li>

<li id="cite_note-8"><a href="#cite_ref-8">↑</a> Zeitschrift Leder & Häute Markt, 3/2008, Verein für Gerberei-Chemie und -Technik e. V. (VGCT), Reutlingen. ISSN 0342-7641. S. 46.

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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