13.3.4.2 Rivestimento in fibra

Il rivestimento in fibra rappresenta il secondo trattamento più importante per la resistenza agli strizzacervelli. I meccanismi di “mascheramento della scala” e “saldatura a punti” non possono funzionare senza un rivestimento superficiale, sebbene non tutti i polimeri funzionino attraverso questi meccanismi, poiché molti contribuiscono chiaramente alla modifica dell’attrito superficiale. Il modo in cui il polimero viene depositato è fondamentale per i polimeri che si afferma funzionino con i meccanismi di “mascheramento della scala” o “saldatura a punti”. Per la mascheratura delle incrostazioni il polimero deve essere applicato uniformemente sulla superficie della fibra, mentre per la saldatura a punti deve essere concentrato nei punti in cui le fibre si toccano.

Il problema principale del rivestimento in fibra risiede nel problema della diffusione superficiale. Allo stato non trattato, la fibra di lana ha una tensione superficiale così elevata che molti materiali non sono in grado di bagnarla. I polimeri siliconici sono il gruppo più significativo di materiali trovati per essere di valore su lana non trattata o lana trattata in modo tale che mantiene la sua alta tensione superficiale. Altri materiali tendono a “tallone” o formare grumi sulla fibra. Questo, naturalmente, può essere utile se l’intenzione è quella di “saldare a punti” le fibre insieme. Fortunatamente, una più ampia gamma di materiali è disponibile per ridurre la tensione superficiale e per rendere la fibra bagnabile. Di questi, il più comune è l’ossidazione utilizzando una fonte di cloro (Byrne et al., 1979). Il controllo delle proprietà fisiche e chimiche del polimero impiegato può quindi soddisfare gli altri requisiti. Si deve anche comprendere che affinché i polimeri aderiscano alla superficie della fibra di lana, la superficie deve essere pulita e priva di sporco, olio, cera, ammorbidenti o altri materiali che formano un rivestimento superficiale interferente. A causa dell’uso eccessivo di fissativi cationici polimerici, i trattamenti resistenti agli strizzacervelli potrebbero fallire.

Trattamenti termoretraibili possono essere applicati in tutte le fasi della produzione di articoli in lana. Ci sono alcuni vincoli di base che limitano l’utilità di qualsiasi processo e quindi la sua applicazione in particolari punti del percorso di produzione. Questi variano a seconda del tipo di processo.

L’applicazione di un polimero di “saldatura a punti” deve avvenire dopo l’assemblaggio finale delle fibre, altrimenti una successiva lavorazione romperebbe i legami fibra–fibra. Allo stesso modo, qualsiasi processo che si basa su una deposizione o esposizione uniforme delle fibre a una finitura chimica avrà più successo in situazioni in cui le fibre si trovano in uno stato tale che il liquore di trattamento possa circolare sufficientemente intorno a loro.

La maglieria filata di lana fatta con filati pretrattati è molto più difficile da macinare per la corretta impugnatura e consistenza. Anche se la maglieria è stata prodotta da questo percorso, il raggiungimento di una finitura soddisfacente è stato trovato problematico. In alcuni casi, vale a dire con indumenti di lana, è più conveniente applicare il trattamento termoretraibile contemporaneamente all’applicazione del colore mediante tintura in capo. Per diversi decenni nel Regno Unito, questo processo combinato è stato trovato per essere molto efficace. È ecologicamente più accettabile nell’utilizzo di energia rispetto all’applicazione di due processi a umido separati nel percorso di produzione e alla conseguente essiccazione che ne è coinvolta. Lo svantaggio principale di questo percorso di processo è che non consente la creazione di effetti di ingrain nel capo, che sono prodotti dalla miscelazione, cardatura e filatura di fibre di lana di diverso colore. In generale, è una buona pratica trattare la lana pettinata nella fase superiore e il prodotto filato di lana nella fase di indumento, anche se ci sono molte eccezioni a questo. I processi di resina “saldatura a punti” sono utilizzati principalmente per il tessuto e sono la via principale per questo tipo di prodotto (Heywood, 2003).

oggi, la maggior parte della produzione mondiale di lavabile in lavatrice di lana è la lana trattata con resina da applicare poliuretano per capi di abbigliamento. Sebbene i trattamenti con resina siano efficaci, l’elasticità estensionale, la morbidezza, la maniglia del tessuto e altre proprietà caratteristiche della lana vengono perse. Nei processi continui Kroy–Hercosett per i piani, la lana è danneggiata da molto cloro. L’acido forte è utilizzato in questo processo, che richiede una procedura di neutralizzazione / anticlorurazione per rimuovere il cloro residuo, che causa AOXs (alogeni organici assorbibili) e inquinamento delle acque reflue. Il sistema di trattamento ossidativo è un metodo di esaurimento del cloro sviluppato da Bereck e Reincke (1989). Questo è un processo in due fasi che comprende Basolan DC, che è un metodo commerciale di acido dicloroisocianurico (DCCA)di BASF Co. in Germania, e successivi trattamenti di perossido di idrogeno.

Questo è un processo interessante che esegue un esaurimento completo di cloro all’interno della trama dei tessuti di lana e si traduce in poco o nessun cloro attivo nocivo nelle acque reflue, poiché il perossido come agente anticlor agisce con il cloro, quindi il cloro utilizzato può essere significativamente ridotto. Il danno della lana può anche essere ridotto per dare una maniglia più morbida rimuovendo le squame sulla superficie della fibra. Questo processo può essere eseguito facilmente utilizzando un recipiente di clorazione convenzionale di tipo batch a una temperatura più bassa per un lungo periodo di tempo, e quindi il controllo della temperatura è talvolta difficile a causa di un cambiamento climatico, che porta a irregolarità nella lavorazione.

Il dicloroisocianurato di sodio anidro DCCA-Na, un solido bianco con cloro disponibile al 63%, è riconosciuto come principale agente sbiancante solido al cloro. È utile per trattare le superfici delle fibre per prevenire il restringimento modificando le squame (distruzione parziale) dell’esocuticolo della lana attraverso l’attacco ossidativo (Dusenbury, 1964). La modifica della superficie della fibra mediante clorazione è anche nota per aumentare la quantità di colorante assorbita (Millson e von Bergen, 1970). Una formulazione nota di DCCA, Basolan DCTM (BASF), una volta applicata dallo scarico a 2,5% e a 4,5% in peso di fibra (owf) controlla il restringimento a ~ 8%. I primi studi hanno dimostrato che la reazione di DCCA-Na con la lana era più efficace a pH 5,5 e inferiore se applicata a 25°C o 30°C. La successiva declorazione con 3 g/L di bisolfito di sodio applicato a 50°C ha migliorato la bianchezza, ma i cambiamenti nelle proprietà della lana dopo il trattamento non sono stati caratterizzati. Studi sul pretrattamento del cloro con DCCA da solo e seguiti da applicazioni di polimeri cationici, compresi quelli derivati da silicone, poliammina e poliuretano, hanno fornito informazioni sul restringimento e sullo sviluppo del giallo, anche se poche informazioni sui cambiamenti nelle proprietà della lana (Levene, 1987).

Cardamone et al. (2004) usato DCCA da solo in una gamma di concentrazioni da 5% a 40% owf. I trattamenti con il 5% applicato a 30°C per 60 minuti da un sistema tamponato con acido citrico (CA), pH 4, seguito da anticlorurazione con perossido di idrogeno o bisolfito di idrogeno hanno mostrato piccoli aumenti nella solubilità degli alcali e nella forza di scoppio. Meno del 2% di cloro viene rilevato nel 5% e nel 20% dei bagni DCCA/anticlorurati. Il trattamento 5% DCCA/perossido di idrogeno migliora la resistenza al restringimento del 54% e il candore del 63% rispetto ai tessuti non trattati. Nel caso di 5% owf DCCA, l’importanza di antichlorination è di impedire lo sviluppo di giallo, di migliorare la bianchezza e di migliorare la resistenza del restringimento con danno chimico e fisico minimo. Il trattamento DCCA con anticlorurazione è semplice, efficace senza additivi e uniforme. L’ossidazione controllata del 5% e del 20% DCCA è importante per modificare la superficie della fibra con una carica anionica. Che l’ossidazione DCCA sia limitata alla superficie della fibra è dimostrato da immagini di microscopia confocale. La microscopia elettronica a scansione (SEM) rivela il livellamento della scala, coerente con pochi cambiamenti nella forza di scoppio. Tuttavia, nel caso di DCCA al 20%, l’elevata solubilità degli alcali indica un danno chimico dovuto alla penetrazione della clorazione nota per causare zolfoscissione del legame di zolfo.

Cardamone e Yao (2004) hanno riportato un nuovo processo, il cosiddetto metodo ARS (Agricultural Research Service, United States) per lo sbiancamento della lana e il trattamento a prova di strizzacervelli utilizzando sistemi alcalini H2O2, seguito da un trattamento enzimatico a temperatura ambiente.

Nel processo Mori Ecofriendly Treatment (MEFT), i campioni di tessuto sono stati immersi con una soluzione di tensioattivo non ionico allo 0,05% a 20-25°C con un rapporto del liquore di 1:20. Il bagno è stato ruotato fino a quando i campioni sono stati immersi. Quindi, alla soluzione è stato aggiunto il 4% (owf) di ipoclorito di calcio(Ca (ClO)2·3H2O, che contiene il 70% come cloro attivo). Dopo essere rimasti in piedi per 5 minuti, 12 ml/L di H2O2 (35%) con 2 g/L di pirofosfato di sodio come stabilizzante per perossido e 1 g/L di acido etilendiamminotetraacetico come agente sequestrante sono stati ulteriormente aggiunti sotto leggera agitazione. La soluzione mista (pH 5.0) così ottenuto è stato mantenuto a 40 ° C per 20 minuti per completare la reazione di ioni ipoclorito con perossido e, successivamente, 6% (owf) solfito di sodio e 1 mL/L di acido formico (FA; 80%) sono stati aggiunti alla soluzione e regolato a pH 3.0. Il trattamento è stato ulteriormente continuato a 50°C per 10 minuti. Le specie di perossido di idrogeno rimaste in soluzione sono state completamente ridotte con ioni solfiti nell’ambiente acido. Infine, dopo un raffreddamento graduale, i campioni prelevati dalla soluzione sono stati risciacquati in acqua e asciugati all’aria.

Utilizzando l’ipoclorito di calcio, che è facile da decomporre rispetto al DCCA, si ottiene l’obiettivo e si risolve anche il problema dell’ingiallimento causato dalla clorazione. Se confrontiamo la quantità di cloro utilizzata nel processo MEFT con DCCA, diminuisce dal 3,0% al 2,4%, il che significa la riduzione del 20% di cloro efficace. Applicando il processo MEFT, sono state conferite eccellenti proprietà di antifelting e manico in tessuto ai tessuti di lana senza cambiamenti percepibili nella resistenza alla rottura, nel candore e nella tingibilità. Altre proprietà, come l’idrofilia, la decalcificazione e la morbidezza, sono paragonabili agli altri processi, come la clorazione (Mori e Matsudaira, 2013).