Tratamente chimice

9

TRATAMENTE CHIMICE PENTRU ÎMBUNĂTĂŢIREA CALITĂŢII

MATERIALELOR TEXTILE

Prin aplicarea tratamentelor chimice se urmăreşte îmbunătăţirea unor proprietăţi de suprafaţă

care:

- permit o prelucrare optimă în procesele tehnologice de obţinere articolelor din polimeri filabili

(emoliere, antistatizare);

- conferă materialelor textile caracteristici de confort şi exploatare îmbunătăţite (antistatizare,

emoliere, antimurdărire, neîmpâslire, antipilling, hidrofobizare);

- conferă materialelor textile afinitate ridicată faţă de matrici polimere, în vederea obţinerii de

compozite ranforsate.

1. REDUCEREA ÎNCĂRCĂRII CU

ELECTRICITATE STATICĂ

Fibrele sintetice au în general o conductibilitate electrică mică şi se încarcă puternic electrostatic.

Electrizarea se produce prin frecarea a două materiale neconductive (dielectrice), în momentul în care

electronii de pe una din suprafeţe trece pe cealaltă. La frecare, prin aport de energie mecanică şi termică,

materialul mai electronegativ cedează electronii celui mai electropozitiv. Funcţie de natura lor,

materialele se încarcă pozitiv sau negativ, de regulă cele naturale se pozitivează, iar cele sintetice se

negativează. Se acceptă că, la frecarea a două suprafeţe, cea caracterizată printr-o valoare a constantei

dielectrice mai mare se încarcă pozitiv (regula lui Cohn). Ordinea încărcărilor electrostatice a materialelor

textile, în condiţii de umiditate de 65% şi respectiv 35% este redată în tabelul1.

Tabelul 1. Seria de tensiuni electrostatice

Umiditatea relativă 65% Umiditatea relativă 35%

+ sticlă + viscoză

lână sticlă

poliamidă lână

viscoză poliester

bumbac poliamidă

acetat (oţel)

poli(acrilonitril) bumbac

(oţel) acetat

poliester poli(iacrilonitril)

_ polietilenă _ polietilenă

Proprietăţile de dielectric ale fibrelor textile apreciate prin rezistivitatea electrică (ρ) şi corelate cu

“repriza“ (umiditatea absolută în condiţii standard, 200C şi φ = 65

0C) sunt prezentate în tabelul IV.2.

Tabelul 2. Proprietăţile dielectrice ale unor materiale fibroase

Material textil Rezistenţa electrică,

Ω

Repriza

(%)

lână 1010

- 1011

14 - 18

poliamidă 1012

4

viscoză 107 13

Tratamente chimice

10

bumbac 107 – 10

8 8

acetat 1011

5

poli(acrilonitril) 1014

1

poliester 1014

0,4 – 0,6

polipropilenă 1015

0

Factorii cei mai importanţi, care condiţionează formarea electricităţii statice sunt:

- structura chimică a polimerului, care se reflectă în conductibilitatea electrică, constanta dielectrică,

capacitatea de a reţine umiditatea;

- natura materialului de care se freacă suportul textil;

- viteza de mişcare a materialului textil;

- umiditatea relativă a aerului;

- presiunea exercitată de organele de prelucrare a materialelor textile.

Apariţia sarcinilor electrice pe suprafaţa materialelor textile duce la inconveniente multiple, atât în

timpul prelucrării cât şi a utilizării acestora.

Principalele efecte care pot apare în timpul prelucrării sunt:

- respingerea reciprocă a fibrelor, firelor sau ţesăturilor încărcate cu sarcini de acelaşi fel (a firelor în

timpul urzirii, a foilor de ţesătură la depunerea pendulară în stive, la imprimare, caşerare sau

impregnare);

- atracţii reciproce rezultate din încărcări de semn contrar (materialul textil şi organele de lucru ale

maşinii);

- atracţii sau respingeri electrostatice între un material textil încărcat şi particulele neîncărcate.

În ceea ce priveşte utilizarea materialelor textile, încărcarea cu electricitate statică influenţează

negativ estetica şi confortul vestimentar sau aduce prejudicii la utilizarea articolelor tehnice.

Astfel, la îmbrăcarea sau dezbrăcarea unor articole de confecţii sau lenjerie, datorită frecării cu

părul sau pielea apar mici scântei şi înţepături ce conferă o senzaţie neplăcută sau mularea (lipirea) de

corp a articolelor de îmbrăcăminte. Efectul este cu atât mai puternic cu cât suprafaţa de contact cu corpul

este mai mare. În cazul articolelor tehnice, de exemplu la paraşute confecţionate din poliamidă, încărcarea

cu electricitate statică poate pune în pericol viaţa persoanelor ce le utilizează (paraşutele nu se deschid din

cauza lipirii suprafeţelor electrizate cu sarcini de semn opus). De asemenea este periculoasă orice

electrizare a imbrăcămintei de exterior utilizată de persoanele care lucrează în microelectronică, pe

computere sau în sălile de operaţii.

Inconvenientele rezultate din încărcarea cu electricitate statică pot fi remediate fie prin

neutralizarea sarcinii imediat ce s-a format, fie prin creşterea conductibilităţii superficiale.

Neutralizarea sarcinilor reprezintă una din căile cele mai des utilizate şi constă în folosirea unor

amestecuri de fibre pentu obţinerea produselor textile. În acest scop se aleg fibre textile diferit poziţionate

pe scara de tensiuni electrostatice. Asemenea amestecuri, deşi tentante, sunt limitate de faptul că soluţia

amestecării de fibre nu poate fi generalizată, întrucât intervin şi alte criterii decât cele antielectrostatice,

cum ar fi: destinaţia articolului obţinut din amestecarea fibrelor, disponibilitatea de materii prime,

dificultăţi de prelucrare textilă, mai ales de filare.

Mărirea conductibilităţii superficiale poate fi obţinută prin introducerea unor fire metalice în textura

articolului, prin metalizarea suprafeţei sau prin aplicarea unor agenţi de antistatizare.

Mecanismul principal al acţiunii agenţilor de antistatizare este cel al măririi conductibilităţii suprafeţei

fibrei textile, ceea ce înseamnă practic prevenirea acumulării electricităţii prin asigurarea de viteze de

descărcare mari.

Agenţii chimici cu efect antistatic se pot grupa în:

- produse antistatice cu caracter nepermanent, folosite în timpul prelucrării materialelor textile (

filare,bobinare, ţesere, tricotare);

- produse antistatice cu caracter permanent, destinate tratamentelor finale în scopul îmbunătăţirii

comportării la utilizare a materialelor textile.

Tratamente chimice

11

Cele mai utilizate substanţe cu efect de antistatizare temporar (nepermanent) sunt tensidele, care

datorită structurii lor asimetrice (hidrofil-hidrofobe) se adsorb la suprafaţa fibrei şi prin grupările polare

pe care le conţin modifică proprietăţile de suprafaţă ale acesteia.

Din categoria tensidele folosite ca agenţi de antistatizare ponderea cea ma mare o deţin produsele:

- cationice (compuşi cuaternari de amoniu la care radicalul hidrocarbonat conţine 16 – 22 atomi de

carbon);

- neionice (produşi de etoxilare ai acizilor graşi, alcoolilor graşi, alchil-fenolilor, alchil-aminelor, alchil-

amidelor, compuşi ai fosforului).

Pe lângă capacitatea de antistatizare, aceşti auxiliari trebuie să mai îndeplinească şi alte condiţii

cum ar fi:

- să fie uşor de îndepărtat de pe fibră prin spălare, înainte de operaţiile de finisare chimică textilă;

- să nu afecteze negativ desfăşurarea procesului tehnologic textil;

- să nu corodeze utilajele;

- să nu se degradeze uşor.

Ca şi în cazul agenţilor temporari, eficienţa unui produs de antistatizare cu efect permanent

depinde de natura grupelor polare, care pot fi ionice (măresc conductibilitatea materialului textil ) sau

neionice (contribuie la efectul de antistatizare prin capacitatea lor de a atrage apa).

Din grupa agenţilor antistatici cu caracter permanent fac parte substanţe polimere ca:

- poli(etilenglicoli): HO- CH2-CH2 -O-(CH2-CH2-O-)n-CH2-CH2-OH

- poli(etilenoxid )diamine: H2N-(CH2-CH2-O-)n-CH-CH2-OH

- poliamine : H-(NH-R1-NH-R2-)nCl

Aplicarea produselor de antistatizare cu efect permanent se bazează fie pe substantivitatea

acestora faţă de fibra textilă, fie se depun într-o formă insolubilă pe suprafaţa fibrei prin intermediul unui

liant, fie se combină chimic cu fibra.

Pelicula aplicată trebuie să fie rezistentă la acţiuni mecanice şi solubilizante.

Pentru agenţii de antistatizare permanenţi se impun următoarele cerinţe:

- să nu influenţeze negativ fibrele şi să nu provoace degradarea acestora;

- să menţină tuşeul şi netezimea corespunzătoare ţesăturilor;

- să nu influenţeze nuanţa şi rezistenţa la lumină a vopsirilor.

Eficienţa aplicării produselor antistatice pe materiale textile, se poate aprecia prin:

-sarcina electrostatică produsă prin frecare;

-timpul de înjumătăţire al sarcinii (adică timpul necesar după încetarea frecării pentru ca sarcina să scadă

la jumătate din valoarea maximă).

2. TRATAMENTE DE EMOLIERE

Emolierea este un tratament chimic care se aplică materialelor textile în scopul modificării atât a

proprietăţilor de prelucrare, cât şi a celor de confort. În primul caz, produsele de emoliere formează la

suprafaţa firelor o peliculă protectoare foarte subţire care micşorează forţele de frecare dintre elemente,

conferindu-le o structură mai flexibilă şi o rezistenţă la abraziune mărită. Astfel, acestea vor fi prelucrate

în condiţii optime în operaţii ca: bobinare, răsucire, ţesere, tricotare ş.a.

Procesul de emoliere este influenţat de factori ca: natura chimică a emolientului, concentraţia şi

temperatura de tratare.

În timpul unor procese de finisare chimică (spălări, tratamente alcaline, tratamente de finisare

superioară cu răşini, etc) materialele textile pierd din moliciune devin mai aspre, mai rigide, nefiind astfel

acceptate de beneficiar. Pentru a obţine produse care să corespundă din punct de vedere al tuşeului, în

sensul moliciunii la pipăit precum şi al drapajului - calităţi apreciate de consumator - se efectuează

tratamentul de emoliere.

Ca agenţi de emoliere se poate utiliza o gamă variată de produse, dintre care ponderea cea mai

mare o deţin tensidele cationice şi compuşii siliconici.

Ca tenside cationice se pot utiliza:

Tratamente chimice

12

săruri cuaternare de amoniu, reprezentate prin structura generală

R-N(R)(R)(R)]+X

- unde: R = radical alchil cu 8-18 atomi de carbon, R, R, R sunt radicali alchil

inferiori, iar X = Cl-, CH3SO4

-;

săruri ale aminoamidelor (care pot fi reprezentate structuri chimice de tipul 1, 2 şi 3):

1 2

3

Compuşi imidazolinici

Săruri ale aminoesterilor

Un reprezentant tipic pentru această categorie de produse este compusul:

Problemele care apar la utilizarea tensidelor cationice sunt: incompatibilitatea cu produsele

anionice (agenţi de albire optică sau auxiliari de vopsire) şi tendinţa de îngălbenire la temperaturi ridicate

de uscare.

În ceea ce priveşte compuşii siliconici utililizaţi în operaţia de emoliere, cei mai utilizaţi sunt

poli(dimetilsiloxanii) şi aminosiloxanii.

Poli(dimetilsiloxanii) (PDMS)

Sunt folosiţi în special pentru îmbunătăţirea tuşeului materialelor vopsite sau imprimate cu

pigmenţi. În general, tratamentele realizate cu aceşti emolienţi nu prezintă rezistenţă la spălare deoarece

nu au grupe reactive care să interacţioneze cu fibra textilă.

Aminosiloxanii

Reprezintă o clasă de compuşi superiori celorlalţi agenţi de emoliere, datorită performanţelor în ce

priveşte tuşeul foarte moale conferit materialului textil. Ca structură generală ei pot fi reprezentaţi astfel:

Tratamente chimice

13

unde:

R = C3H6NH2 (1)

R = C3H6NHC2H4NH2 (2)

Proprietăţile emoliente ale acestor produse variază funcţie de lungimea catenei şi natura grupării

X (care poate fi o grupare CH3 sau o grupare reticulabilă (OH, OR)) şi de numărul de grupe substituite, y.

Eficienţa produselor siliconice depinde de orientarea şi distribuţia emolientului pe suprafaţa

fibrelor textile, respectiv de natura forţelor de interacţiune polimer-fibră.

Aprecierea tuşeului obţinut prin tratamentul de emoliere se face în general subiectiv, fie prin

comparaţie cu o mostră, fie cu o senzaţie existentă în memorie dintr-o apreciere anterioară prin atribute de

tipul: catifelat, mătăsos, moale, tare, aspru, etc. Caracterizarea tuşeului poate fi corelată cu anumiţi indici

fizico-mecanici ai materialelor textile ca: proprietăţi de tracţiune, rigiditatea la îndoire (flexiune),

proprietăţi de forfecare, comportarea la compresiune.

Astfel, senzaţia de moliciune este strâns legată de rigiditatea la flexiune (cu cât aceasta este mai mică cu

atât ţesătura este mai flexibilă), iar ţesăturile care prezintă tuşeul cel mai moale au elasticitatea cea mai

mare şi energia solicitării la tracţiune cea mai mică. În ceea ce priveşte comportarea la compresiune,

aceasta este foarte bine corelată cu voluminozitatea ţesăturilor (cu cât elasticitatea la compresiune este

mai mare, materialul va prezenta un tuşeu mai moale şi aspectul va fi mai voluminos).

3. TRATAMENTE CHIMICE DE FOBIZARE

Sub această denumire sunt cunoscute tratamentele chimice de hidrofobizare şi oleofobizare.

Fenomenele complexe care intervin în procesele de hidrofobizare şi oleofobizare se explică pe baza

interacţiunilor ce apar la suprafaţa de separaţie dintre un lichid pus în contact cu o suprafaţă solidă,

considerată perfect plană.

Tensiunea care se formează la interfaţa solid - lichid (SL) se măsoară prin unghiul format

între suprafaţa plană a solidului şi tangenta dusă la suprafaţa picăturii, în punctul de contact al acesteia cu

solidul. Funcţie de raportul dintre forţa de coeziune din lichid, care tinde să păstreze forma iniţială a

picăturii şi forţa de atracţie dintre solid şi lichid, care tinde să întindă picătura de lichid pe suprafaţa

solidului, pot apărea următoarele situaţii (figura 4.1. ):

= 0 0 < < 900

900 < < 180

0

Figura 1. Valori ale unghiului de contact

unghiul = 0, lichidul udă perfect suprafaţa

unghiul 0 < < 900,

lichidul udă relativ bine suprafaţa solidă

unghiul 900 < < 180

0, lichidul nu udă practic suprafaţa

Deci, condiţia necesară ca un lichid să nu ude o suprafaţă solidă este ca enegia de suprafaţă a

solidului (S) să fie mai mică decât tensiunea superficială a lichidului (L).

Tratamente chimice

14

3.1. Tratamente de hidrofobizare

Aceste tratamente se aplică materialelor textile cu destinaţia îmbrăcăminte exterioară în scopul

evitării udării în condiţiile precipitaţiilor atmosferice.

Hidrofobizarea se realizează cu substanţe de diferite structuri chimice, care prezintă o

caracteristică comună, şi anume tensiune superficială mai mică în raport cu apa. Prin utilizarea acestor

substanţe care se orientează cu catena hidrofobă spre partea exterioară a suprafeţei suportului textil,

forţele de adeziune între apă şi substanţele de hidrofobizare sunt practic reduse la zero. Este favorizată

astfel menţinerea formei sferice a picăturilor de apă şi evitarea etalării acestora pe suprafaţa textilă.

Funcţie de natura agenţilor chimici folosiţi, caracterul hidrofob conferit materialului textil poate fi

nepermanent sau permanent.

Tratamente de hidrofobizare nepermanente

În această direcţie se folosesc în general emulsii de parafină care conţin săruri de aluminiu sau

zirconiu ce formează complecşi cu grupele OH ale celulozei, respectiv NH2 ale lânii. Pe lângă însuşirile

hidrofobe pe care le prezintă, datorită ionilor de aluminiu şi zirconiu din componenţa lor, aceste substanţe

micşorează încărcarea negativă a particulelor de parafină, contribuind astfel la stabilizarea emulsiei şi la

aderarea mai bună a acesteia la fibrele textile (încărcate şi ele negativ).

Aceste tratamente sunt folosite în special pentru haine de ploaie sau ţesături grele ca foile de cort, la care

nu se cere o rezistenţă deosebită la spălare sau solvenţi organici.

Tratamente permanente

Pentru obţinerea de materiale cu proprietăţi hidrofobe stabile la spălare se efectuează tratamente

de hidrofobizare cu compuşi chimici care dau reacţii de esterificare sau eterificare cu fibrele textile.

Astfel, modificarea chimică a fibrelor celulozice se poate realiza prin reacţii de:

esterificare cu cloruri acide:

C17H35COCl + HO-Cel + C5H5N C17H35-COO-Cel + C5H5NHCl

esterificare cu izocianaţi:

R – N = C = O + HO – Cel R – NH – COO- Cel

eterificare cu derivaţi de etilen-uree (octodecil-etilen-ureea)

eterificare cu clorură de stearoil-amido-metil-piridiniu

C17H35-CO-NH-CH2-N+C5H5Cl

- + H2O C17H35-CO-NH-CH2-OH + C5H5N + HCl

C17H35-CO-NH-CH2-OH + HO-Cel C17H35-CO-NH-CH2-O-Cel

Catenele alifatice lungi (17-18 atomi de C), introduse în structura celulozei prin reacţii de

esterificare sau eterificare (în urma tratamentelor termice efectuate la temperaturi cuprinse între 100-

1500C), conferă acesteia pe lângă proprietăţi hidrofobe rezistente şi un tuşeu plăcut. Efecte hidrofobe

rezistente la spălare se obţin şi prin utilizarea emulsiilor siliconice care sunt aplicabile la toate tipurile de

fibre (poliamidice, poliesterice, poliacrilonitrilice, celulozice şi lână). Compuşii cei mai utilizaţi în acest

scop sunt poli (metil-hidrogen-siloxanii):

Prin tratare termică (la temperaturi de 130-1400C) şi în prezenţa catalizatorilor (săruri de titan sau

zirconiu), poli (metil hidrogen siloxanii) care conţin legătura Si-H uşor hidrolizabilă, reticulează:

Tratamente chimice

15

Pelicula formată conferă materialelor textile bune proprietăţi de hidrofobizare, tuşeu plăcut şi

durabilitate.Atomii de zirconiu sau titan din catalizator coordinează atomii de oxigen ai polisiloxanului şi

îi orientează spre substratul textil cu care poate forma legături de hidrogen (figura 8).

Figura 2. Schema orientarii

produselor siliconice pe

materialul textil

Grupele metil ale polisiloxanilor, orientate spre exterior, acoperă ca o „umbrelă” materialul textil,

care în aceste condiţii respinge puternic apa.

3.2. Tratamente de oleofobizare

Prin tratarea oleofobă se urmăreşte să se confere materialelor textile proprietatea de a respinge

substanţe uleioase ca: hidrocarburi, uleiuri minerale, acizi graşi superiori, grăsimi de orice natură şi în

general substanţe caracterizate prin tensiuni superficiale mult mai scăzute decât ale apei (tabelul IV.4).

Compuşii chimici care au dat rezultate satisfăcătoare, deci care conferă suprafeţei materialelor

textile o energie de suprafaţă mai mică comparativ cu cea a substanţelor grase, sunt cei care conţin în

molecula lor un număr mare de atomi de fluor. Materialele textile tratate cu compuşi fluoruraţi, care

prezintă o energie de suprafaţă mică (valorile tensiunilor superficiale pentru aceste produse sunt cuprinse

între 6 până la 18 mN/m), vor respinge atât lichidele cât şi murdăria, deoarece forţele ce acţionează în

interiorul picăturii de apă sau ulei sunt superioare celor ce se manifestă între picătura respectivă şi fibră.

Tabelul 4. Tensiuni superficiale L ale unor lichide şi S ale unor fibre textile la temperatura de 20

0C

Lichide Tensiunile superficiale

L(mN/m)

Fibre textile Energii superficiale

s(mN/m)

Apă 72 lână 45

Ulei de arahide 40 poliamidă 46

Ulei de măsline 32 poliester 43

Benzină 26 bumbac 44

n-octan 22 polipropilenă 29

Cerneală 45

Vin roşu 45,7

Cafea neagră 39

Lapte 43

Efectul de oleofobizare realizat pe suportul textil cu ajutorul produselor polimere fluorurate este

influenţat de lungimea şi distribuţia lanţurilor fluor-carbon, precum şi de natura şi proprietăţile grupelor

finale.

Tratamente chimice

16

Din cercetările efectuate s-a constatat că lungimea optimă a radicalului alchil se situează la circa

10 atomi de carbon, evitându–se pe cât posibil ramificarea catenei, care conduce la diminuarea efectului.

Principalele metode utilizate în sinteza catenelor perfluorurate sunt telomerizarea şi fluorurarea

electrochimică.

Telomerizarea este un proces de polimerizare radicalică, care se desfăşoară în următoarele etape:

Obţinerea telogenului: 5CF2 = CF2 + IF5 + 2I2 5C2F5–I

Polimerizare: C2F5 – I + (n–1)CF2=CF2 F(CF2–CF2)nI

Î ntreruperea reacţiei:

F(CF2–CF2)nI + CH2=CH2 F(CF2–CF2)n–CH2–CH2I

Fluorurarea electrochimică implică tratarea compuşilor organici cu HF anhidru într–o celulă

electrochimică:

Atât fluorura octansulfonică cât şi telomerul iodură sunt produse de plecare pentru sinteza altor

compuşi cum ar fi alcoolii şi metacrilaţii fluoruraţi.

Astfel, telomerul iodură (F(CF2–CF2)n–CH2–CH2I) poate fi transformat într-un alcool telomer

fluorură( F(CF2–CF2)n–CH2–CH2–OH) sau metacrilat telomerfluorură

(F(CF2–CF2)n–CH2–CH2–O–CO–C(R’)=CR2).

Din fluorura octansulfonică (C8F17SO2F) se pot obţine alcooli fluoruraţi (C8F17SO2–N(R)–CH2–

CH2–OH) sau acrilaţi fluoruraţi (C8F17SO2–N(R)–CH2–CH2–OH) la care:R = H; -CH3; -CH2-CH3 şi R’ =

H; CH3.

Compuşii care conţin grupe alcoolice şi metacrilice pot fi în continuare utilizaţi pentru obţinerea

altor produse polimere fluorurate: esterice, poliuretanice şi metacrilice (schemele 1-3).

Schema 1

Schema 2

Schema 3

unde : R= –CH3, –C2H5, butil

R’= H, –CH3

RF= C8F17SO2–N(R)– sau F(CF2–CF2)n–

A= –( CH2)n– , –(CH2–C[R])n– cu R=alchil, …

B= –( CH2)n– , –[(C6H4)–CH2–( C6H4)]–, cicloalchil, …

Tratamente chimice

17

Gama produselor fluorurate poate fi foarte variată funcţie de natura acizilor carboxilici sau a

diizocianaţilor alifatici sau aromatici diferit substituiţi.

Tehnologia de aplicare a compuşilor fluoruraţi pe materialele textile cuprinde următoarele etape:

- fulardarea, pulverizarea, sau aplicarea din spumă a produsului respectiv;

- uscarea materialului textil tratat la temperaturi de circa 800C – 100

0C;

- tratamentul termic propriu-zis, prin care produsul respectiv reticulează cu polimerul fibros;

tratamentul termic se face cu aer cald la temperaturi cuprinse între 150-1800C, la durate care variază de

la 3-4 minute la 20 secunde.

Modul în care compuşii fluorocarbonaţi pot reacţiona cu substratul textil depinde de structura

lor.

De exemplu, compuşii fluoruraţi care conţin grupe acrilamidice pot reacţiona cu grupele reactive

din fibre astfel (figura 3.):

Figura.3. Reacţia dintre compuşi fluoruraţi şi fibră

Tratamentul de oleofobizare astfel realizat se caracterizează printr-o excelentă stabilitate.

Respingerea apei, uleiului şi murdăriei uscate de către o suprafaţă textilă tratată cu compuşi

florocarbonaţi se datoreză prezenţei catenei fluor–carbon liniare pe suportul textil (figura IV.4.) ce

acţionează ca o barieră în calea pătrunderii acestora.

Figura 4. Efectul grupelor

finale

Produsele polimere fluorurate sunt indicate pentru un număr mare de articole (îmbrăcăminte,

lenjerie, stofe de mobilă, cuverturi, garnituri de masă) deoarece efectul împotriva pătării şi murdăririi

măreşte în general valoarea de utilizare şi uşurează procesul de întreţinere.

Tratamente chimice

18

4. TRATAMENTE DE NEÎMPÂSLIRE A LÂNII

Capacitatea de împâslire a lânii îi conferă acesteia o serie de proprietăţi (tuşeu plăcut, elasticitate,

volum), pentru care articolele din lana sunt atât de apreciate.

Împâslirea lânii poate deveni însă un dezavantaj dacă prin purtare produsul continuă să se

împâslească şi să se contracte datorită frecării (uscate sau umede) şi spălării,.

Cauza împâslirii lânii o constituie prezenţa solzilor de la suprafaţa fibrei, care determină migrarea

fibrelor (de preferinţă în sensul vârf-rădăcină) .

Dorinţa de a obţine produse din lână, care după spălare să-şi păstreze dimensiunile (să nu se

contracte sau alungească), a făcut ca reducerea capacităţii de împâslire să fie una din problemele cele mai

studiate.

Tratamentele de reducere a tendinţei de împâslire a articolelor din lână constau fie în tratamente

chimice, fie în aplicarea de polimeri pe suprafaţa fibrei.

Tratamente chimice de neîmpâslire

Prin tratamente chimice se produce degradarea vârfurilor ascuţite ale solzilor, care sunt dispuşi

periferic, prezintă o suprafaţă specifică mare şi au o structură mai puţin compactă. Pe de altă parte prin

aceste tratamente se urmăreşte şi modificarea hidrofobiei epicuticulei, care favorizează adeziunea fibră-

fibră şi provoacă împâslirea.

Suprimarea hidrofobiei epicuticulei se poate realiza prin scindarea punţii cistinice (prin reacţii de

oxidare, reducere, enzimatice) din stratul solzos şi formarea de grupe sulfonice ionizabile şi hidrofile. Prin

ionizare, grupele hidrofile formează un strat dublu electric care determină respingerea reciprocă a fibrelor

astfel încât adeziunea şi deci frecarea fibrelor scade mult.

Substanţele utilizate în tratamentele chimice pot fi: agenţi oxidanţi, reducători, enzime.

Tratamentele oxidative sunt cele mai vechi, ieftine şi încă mult aplicate procedee de neîmpâslire.

Agenţii utilizaţi în aceste tratamente sunt: clorul gazos, hipocloritul de sodiu şi alte substanţe organice ce

conţin clor.

Clorul gazos este toxic şi dificil de manipulat, dar este ieftin şi conferă un grad mare de

neîmpâslire şi uniformitate tratamentului.

Tratamentul cu hipoclorit în mediu acid este un procedeu ieftin, dar prezintă o serie de

dezavantaje: se obţine un tuşeu aspru, are loc o degajare de vapori corozivi nocivi, se poate produce

îngălbenirea lânii dacă procesul nu este condus corect şi pot fi influenţate negativ rezistenţele vopsirilor.

În cazul tratării cu hipoclorit în mediu puternic acid (pH =2), acţionează clorul aproape

instantaneu, fiind afectată aşa cum este de aşteptat numai suprafaţa fibrei.

În intervalul de pH 3 – 6, printr-un tratament rapid, acţionează acidul hipocloros tot la suprafaţa

fibrei, riscul ce apare ar putea fi neuniformitatea tratamentului.

Procedeul de clorurare în mediu neutru sau alcalin se recomanda să se realizeze la un pH =8. În

aceste condiţii este necesară o cantitate mai mare de clor activ pentru un anumit grad de neîmpâslire decât

în cazul tratamentului în mediu acid.

Ca agenţi reducători se pot utiliza: bisulfit de sodiu, tioglicolat de sodiu, sulfit de

monoetanolamină. Aceştia conferă materialului un grad mediu de neîmpâslire, fixarea suprafeţei şi

fixarea dungilor.

Enzimele (papaina, pepsina, pancreatina) acţionează şi ele asupra solzilor, impedimentele care

apar în acest caz constând în hidrofilia şi volumul mare al enzimelor care nu pot difuza liber în structura

epicuticulei puternic hidrofobă şi înalt reticulată datorită punţilor cistinice şi legăturilor de hidrogen.

Din acest motiv, pentru a mări eficacitatea tratamentului de neîmpâslire, se utilizează procedee

mixte de tratare, adică tratamente preliminare oxidative sau reductive (care să mărească hidrofilia solzilor

şi să permită accesul enzimelor) urmate de tratamente cu enzime.

Tratament de neîmpâslire cu substanţe polimere

Pentru a evita dezavantajele prezentate de tratamentele menţionate anterior, se pot folosi ca agenţi

de neîmpâslire substanţe polimere.

Tratamente chimice

19

Prin acoperirea solzilor cu o peliculă fină de polimer se obţine pe de o parte o netezire a suprafeţei,

iar pe de altă parte o micşorare a mobilităţii fibrelor.

Procedeele de neîmpâslire cu polimeri pot fi realizate pe două căi:

- depunerea unei pelicule de polimeri preformaţi pe suprafaţa fibrei;

- obţinerea polimerului pe fibră.

Tratamente cu polimeri preformaţi

Aplicarea polimerilor preformaţi se efectuează din solvenţi organici sau din emulsii apoase.

Principalii polimeri utilizaţi în aceste tratamente şi efectele obţinute sunt prezentate în tabelul

IV.4. Aplicarea acestor polimeri prezintă dezavantajele unui consum mare de compuşi chimici, iar

tratamentul nu este întotdeauna uniform.O repartiţie mai uniformă a polimerului se poate obţine prin

sinteza acestuia la interfaţa fibră-soluţie. Tratamentele prin polimerizare interfacială nu sunt limitate

numai la ţesături, ci ele pot fi aplicate în orice stadiu de prelucrare pe fibre, pale şi fire. În comparaţie cu

cele mai multe tratamente chimice de stabilizare dimensională, se înregistrează un efect minor asupra

însuşirilor fizice şi chimice ale lânii. Efectul este egal atât pe materiale vopsite, cât şi pe cele nevopsite,

neînregistrându-se influenţe negative asupra comportării tinctoriale.

Tabelul .4. Polimeri preformaţi aplicaţi pe fibră

Substanţa Efectul obţinut

Copolimeri ai esterilor

acrilici şi metacrilici

-neîmpâslire bună

-stabilitate dimensională

-rezistenţe fizico-chimice mărite

Poliuretani

-stabilitate dimensională

-neîmpâslire bună

-prezintă stabilitate la spălare şi curăţare chimică

Epoxizi -grad mare de neîmpâslire

-stabilitate dimensională

Siliconi

-neîmpâslire bună

-termostabilitate

-stabilitate dimensională

Tratamente cu polimeri formaţi pe fibră

Polimerizarea interfacială în tratamentele de neîmpâslire este influenţată de o serie de factori ca:

natura polimerului, a solventului, timpul de contact al materialului cu fiecare reactiv, raportul

concentraţiilor relative ale reactanţilor, puritatea reactanţilor, ordinea de aplicare a reactanţilor precum şi

de tratamentele anterioare aplicate materialelor de lână. Substanţele polimere cele mai utilizate pentru

acest procedeu sunt poliamidele şi poliuretanii.

Poliamidele se formează prin tratarea suprafaţei fibrei, în prima etapă, cu clorura unui acid

dicarboxilic şi apoi cu o soluţie apoasă de diamină, polimerul formându-se aproape instantaneu la

suprafaţa de contact a celor două faze lichide:

nH2N–R-NH2+ n Cl – CO - R’– CO - Cl -(- HN – R – NH - CO-R’-CO-)n-

Diamină

solubilă în apă

Clorura unui acid

dicarboxilic

Poliamidă

Poliuretanii se obţin printr-o tehnică asemănătoare cu cea a poliamidelor, prin reacţia dintre o

diamină şi un biscloroformiat:

diamină biscloroformiat poliuretan

Tratamente chimice

20

Prin aceste tratamente se obţine un efect de neîmpâslire bun, stabilitate dimensională şi rezistenţă

la spălări repetate.

Compatibilitatea polimerului cu lâna depinde de posibilitatea aderării soluţiei sau dispersiei de

polimer la suprafaţa lânii iar aceasta este decisă de tensiunea critică a fibrei (σp < σL). Dar lâna, din cauza

epicuticulei şi a grăsimii reziduale rămasă după spălare este destul de hidrofobă şi are σL = 45 dyn/cm,

mai mică decât tensiunea superficială a celor mai multe dispersii apoase de polimer care au σp de 70

dyn/cm.

Compatibilizarea polimerului cu lâna se poate realiza fie printr-o degresare avansată a materialului

fibros, fie prin degradarea chimică a epicuticulei. Deoarece prin îndepărtarea totală a grăsimilor lâna

devine aspră şi se filează greu s-a optat pentru eliminarea sau modificarea prin tratamente chimice

(degradare oxidativă, reductivă sau alcalină) a epicuticulei hidrofobe.

Din acest motiv frecvent utilizate sunt procedee combinate de tratare cum ar fi întâi clorurare şi

apoi aplicarea polimerului.

5. Tratamente de antimurdărire

5.1.Consideraţii generale privind murdărirea materialelor textile

Murdărirea materialelor textile se poate realiza prin:

- contactul cu soluţii sau dispersii apoase sau uleioase;

- transferul de pe piele a grăsimii şi murdăriei corpului la contact cu gulere sau manşete;

- frecarea de suprafeţe murdare;

- depunerea de impurităţi din atmosferă

Sensibilitatea la murdărire a materialelor textile include atât noţiunea de reţinere a murdăriei cât şi

gradul de vizibilitate a acesteia.

Gradul de vizibilitate se referă la faptul că murdăria poate fi mult mai vizibilă pe materiale

sintetice faţă de cele din fibre naturale sau artificiale deoarece, în primul caz, datorită structurii netede,

caracterului compact şi permeabilităţii reduse a acestor fibre, murdăria nu difuzează prea mult în interior,

ci rămâne mai mult la suprafaţă.

Natura murdăriei poate fi diferită şi anume :

substanţe solide, insolubile în apă sau solvenţi, care murdăresc prin contact sau aerosoli (pigmenţi, praf,

funingine);

substanţe solubile sau dispersabile: săruri, uree, aminoacizi, sucuri de fructe, cafea;

substanţe insolubile în apă (ceruri, răşini, substanţe grase);

Factorii care influenţează murdărirea materialelor textile pot fi dependenţi de:

structura produselor textile (firele mai puţin răsucite şi ţesăturile cu legături complexe se murdăresc

mai uşor deoarece expun o suprafaţă mai mare murdăriei);

natura suprafeţei ( de pe suprafeţe netede şi compacte murdăria trece mai uşor în soluţie);

tratamentele de finisare anterioare celor de antimurdărire (apreturile solubile în apă sau solvenţi

organici favorizează o bună curăţare, deoarece murdăria se desprinde o dată cu apretul, pe când alţi

compuşi chimici prezenţi pe suprafaţa materialelor textile se pot comporta ca lianţi pentru murdărie)

Comportarea la murdărire este influenţată şi de încărcarea electrostatică a fibrelor

textile, în special a celor hidrofobe (o atracţie mai mare a murdăriei apare în cazul

covoarelor şi lenjeriei de corp).

Tratamentele chimice, care controlează comportarea la murdărire a materialelor textile sunt :

tratamente ce conferă posibilitatea unei îndepărtări mai uşoare a murdăriei la spălare (soil release şi

easy wash)

tratamente de antimurdărire (anti soil sau soil repelent), care împiedică nu numai pătarea cu uleiuri

ci şi cu impurităţile purtate de acestea

5.2. Tratamente chimice care facilitează îndepărtarea murdăriei

Tratamente chimice

21

Eficienţa acestor tratamente intervine în special în procesul de spălare, deoarece pe de o parte

asigură o udare mai bună a materialului textil, iar pe de altă parte o îndepărtare mai uşoară a murdăriei.

Tratamentele se realizează cu substanţe ce conţi grupe polare, cum ar fi polietilenoxizi şi produse de

copolimerizare.

În cazul polietilenoxizilor, grupele oxietilenice măresc caracterul hidrofil al

materialului textil, îmbunătăţesc proprietăţile de confort, uşurează îndepărtarea murdăriei la

spălare, reduc formarea sarcinilor electrice (aspect important în special la materialele

hidrofobe).

Ca produse de copolimerizare se utilizează în special copolimeri ai acizilor acrilici şi

metacrilici. Pentru a se realiza o spălare uşoară a materialelor textile, pelicula de polimer

trebuie să prezinte o hidrofilie ridicată, ceea ce înseamnă o densitate mare de grupe carboxilice

la suprafaţa acestora.

Aceste tratamentele prezintă interes, în special când este vorba de un substrat textil

care nu se poate spăla decât în condiţii foarte blânde şi la temperaturi scăzute.

5.3.Tratamente de antimurdărire

Tratamentele de antimurdărire (“anti-soil” sau “soil repellent”) se referă la o finisare de protecţie a

materialului textil uscat împotriva murdăriei purtate de apă. sau de uleiuri.

Cele mai indicate pentru un tratament de antimurdărire sunt produsele polimere fluorurate

(mecanismul şi modul de acţiune a acestora a fost prezentat ). Principalele fibre tratate cu compuşi

fluoruraţi şi destinaţia articolelor confecţionate din acestea au sunt redate în tabelul 12.

Principale cerinţele pentru un tratament de antimurdărire sunt:

respingerea uleiuluii (RU)

respingerea apei (RA)

respingerea murdăriei uscate (RMU)

uşurarea îndepărtării murdăriei (UIM)

rezistenţa la frecare (RF)

efect de antistatizare (EA)

tuşeu (T)

permanenţă (P)

Schematic, acestea pot fi aşezate în formă de raze pe un disc, împărţit în cercuri concentrice

desfăşurat în sensul acelor de ceasornic. Cu cât cerinţa este mai importantă, cu atât este mai mare distanţa

faţă de centru. Ca importanţă cerinţele pot fi evaluate în patru categorii:0 – la care se poate renunţa; 1–de

dorit;2 – importantă; 3 – indispensabilă; (figura II.17).

Fig.II.17. Spectrul cerinţelor faţă de

tratamentul antimurdărire

Pentru a ilustra cât mai bine calitatea cerută pentru un anumit articol s-a ales ca reprezentare

suprafaţa cuprinsă în interiorul unui poligon (figurile II.18-II.20).

La îmbrăcămintea pentru sport domină cerinţele referitoare la respingerea apei şi tuşeu, în timp ce

pentru îmbrăcămintea de serviciu şi uniforme se cer: permanenţă, respingerea murdăriei uleioase şi

uşurarea îndepărtării murdăriei

Tratamente chimice

22

Fig.II.18. Cerinţe pentru îmbrăcăminte

Pentru domeniul textilelor de interior, spectrul cerinţelor este foarte diferit:

la articolele pentru stofă de mobilă cerinţele privind tuşeul şi performanţa sunt mai puţin accentuate,

în schimb este dominantă cerinţa pentru respingerea uleiului şi murdăriei uscate, precum şi rezistenţa la

frecare şi efectul de antistatizare;

Fig.II.19. Cerinţe pentru textile de interior

pentru draperii şi perdele este deosebit de importantă respingerea apei şi m urdăriei;

în cazul lenjeriei de pat şi feţelor de masă, se cere, în primul rând, o respingere avansată a uleiului, o

bună comportare la spălare şi performanţa efectului (chiar după spălare la fierbere).Pentru finisarea

covoarelor şi a articolelor tehnice (figura II.20) sunt formulate cerinţespecifice domeniului de utilizare a

acestora, ca: respingerea murdăriei solide urmată de respingerea apei şi a uleiului, efect de antistatizareşi

rezistenţă la frecare.

Fig.II.20. Cerinţe pentru covoare articole tehnice

II.6. 4. Aprecierea tratamentelor de antimurdărire

Pentru a aprecia comportarea la murdărire, probe tratate şi netratate se murdăresc cu grafit coloidal (1

gram grafit coloidal 10% se dispersează în 100 cm3 eter de petrol).

Capacitatea de reţinere a murdăriei este ilustrată prin indicele SAD:

SADlog.R

log.R

n

m

.100

unde:

Tratamente chimice

23

Rn - reprezintă remisia pentru proba nemurdărită;

Rm- reprezintă remisia pentru proba murdărită

Cu cât indicele SAD are o valoare mai mare, eficacitatea tratamentului aplicat pe un material

textil este mai bun

BIBLIOGRAFIE

1. Lee L.H., J.Electrostat., 32, 1, 1994

2. Castle G.S.P., J.Electrostat., 40/41, 13, 1997

3. Onogi Y., Sugiura N., Matsuda C., Text.Res.J., 67, 45, 1997

4. Oberhoffer S., Hengstberger M.,Oppermann W., Melliand International, 1, 31, 1996

5. Beltrami R., Nicolasi F., Tinctoria, 100/6, 39, 2003

6. Rhee H., Young R.A., Sarmadi A.M., Journ. Text. Instit., 84, 394, 1993

7. Sano Y., Saegusa T., Kimura Y., Angew. Macrom.Chem., 224, 153, 1995

8. Matsui M., K., Tsutsumi H., Sen-i Gakkaishi, 50, 7, 1994

9. Engelbrecht F., Skirlo S., Melliand Textilber., 85, 175, 2004

10. Wahle B., Falkowski J., Rev.Prog.Color., 32, 118, 2002

11. Bereck A., Dillbohner S., Mitze H., Weber B., Riegel D., Textilveredlung, 32, 216, 1997

12. Habereder , Melliand Textilber., 5, 336, 2002

13. Bereck A., Dillbohner S., Mitze H., Weber B., Riegel D., Mossle J. J.S.D.C., 113, 322, 1997

14. Grover G., Sultan M.A., Spivack S.M., J.Text., Inst., 84, 486, 1993

15. Bucur S. M., Industria Textilă, 52, 39 , 2001

16. Mukhopadhyay A., Kothari V.K., Indian Journ.of Fibre and Textile Res., 27, 393, 2002

17. Muresan R., Radu C., Muresan A., BULETINUL I.P.IAŞI., Textile - pielărie, tomul XLV (IL),

fasc. 3-4, secţia VIII, Textile-pielărie, 1999

18. Islam N., Lappan U., Voit B., Melliand Textilberichte, 7-8, 638, 2003

19. Poppenwimmer K., Schmidt J., Textilveredlung, 34, 4-10, 1999

20. Manfred W., ITB, 3, 57, 1993

21. Qi H., Zhaoli M., Sun X., Lu J, Sen’I Gakkaishi, 59, 9, 343, 2003

22. Qi H., Sui K.N., Ma Z.L., Wang D., Sun X.Q., Lu J.J., Textile Res. J., 72, 93, 2002

23. .Chen K-S, Yang M-R, Hsu S.T., Mater. Chem. Phys, 61, 214, 1999

24. .Forst T., Grigoriu A., Homutescu J., Rodica Mureşan,Ciobanu R., Buletin Informativ LAIC,

nr.4/1983, p.47

25. Bobeth W., Jacobasch H.J., Melliand Textilberichte, 3, 1974, p.268

26. Carpat J.M., L’industrie textile, nr.3, 1994

27. Lammermann D., Melliand Textilberichte, nr.11, 1991

28. Czech A.M., Pavlenyl J., Sabia A.J., Textile Chem. and Colorist ,29, nr.9,1997, p.26

29. Yassa R., F., Textilveredlung, 8, nr.2, 1973, p.98.

30. Wakida T., Li H., Sato Y., J.S.D.C., 109, 1993, p.292

31. Stejkal J., Textil, 5, 1983, p.176

32. Moyse J.R., Textil Instit. Ind., 2, 1970, p.43

33. Grindea M., Industria textilă, 22, 3,1971, p.164

34. Ruzlin R., Buhler M., Melliand Textilberichte, 51, 3, 1970, p.191

35. Cernat M., Iorga I., Industria textilă, 49, 1998, 3, p.183

36. Jacobasch H. J., Freitag K. H., Panzer U., Grundke K., Chemiefasern/Textilindustrie, 41/93,

1991, T39