Dossier

La ricerca per il settore tessile abita a Biella

Funzionalizzazione di materiali tessili con plasma

La tecnologia cosiddetta “in plasma” è recente e prevede l’uso di un gas parzialmente ionizzato, detto plasma, composto da una miscela di elettroni, particelle cariche positivamente e negativamente, atomi neutri e molecole. Ognuno di tali componenti può innescare reazioni chimiche e fisiche sulla superficie dei polimeri con cui entra in contatto in determinate condizioni e generare modificazioni transitorie o permanenti. L’applicazione della tecnologia nel campo tessile ha effetti particolari sulle fibre e sui tessuti: si tratta di trasformazioni che riguardano la sensazione tattile, la capacità di trattenere l’acqua, la proprietà antifeltrante, l’azione anti-macchia, tutte commercialmente molto interessanti. Il processo consiste nell’introdurre un tessuto in una camera dove viene creato il vuoto e dove, successivamente, viene fornita energia grazie ad un generatore a radio frequenza mentre si inietta un gas organico monomero: il processo così condotto porta alla deposizione di un film siliconico sottilissimo - lo spessore è misurato in nanometri - sui tessuti trattati, i quali hanno assumono così nuove proprietà.

Al CNR-ISMAC di Biella viene condotta una ricerca sul processo di funzionalizzazione di materiali tessili con plasma. Lo studio ha l’obiettivo di mettere a punto dei trattamenti con plasma freddo (gas parzialmente ionizzato) a radio frequenza per modificare la superficie esterna del tessuto a maglia di lana al fine di ottenere un effetto anti-pilling e per il miglioramento delle performance nel processo di tintura.

Pilling su di un maglione Nel primo caso si procede alla deposizione di un “coating” (sottile film) polimerizzato in plasma a bassa pressione per contrastare i fattori che danno origine al pilling, il fenomeno di formazione dei “pills”, le piccole sferette che compaiono sui tessuti usati in seguito a sollecitazioni meccaniche ripetute di sfregamento, a pressione dall’esterno ed a azioni di attrito interfibra. Il trattamento antipilling ha dunque lo scopo di ridurre la pelosità del filato sulla superficie del tessuto, di modificare il coefficiente di attrito interfibra, di ridurre la mobilità delle fibre nel filato. La ricerca viene condotta utilizzando come precursore del polimero l’ HMDO - esametildisilossano - un monomero liquido con alta tensione di vapore, non tossico, facile e sicuro da maneggiare. L’impianto a bassa pressione nel quale avviene il processo prevede l’attivazione e l’ablazione (etching) della superficie del substrato, e la successiva polimerizzazione e deposizione del coating in plasma utilizzando una miscela di HMDO, argon e ossigeno. Per valutare l’efficacia del trattamento, segue la caratterizzazione del prodotto ottenuto dal punto di vista chimico (utilizzando tecniche di spettroscopia), fisico e meccanico (utilizzando la microscopia a scansione elettronica e la microscopia a forza atomica), morfologico e di resistenza al lavaggio.

Dalle prove sinora condotte risulta che tutti i campioni trattati al plasma nelle diverse condizioni testate mostrano una riduzione nella tendenza alla formazione di pilling ad ogni stadio di valutazione. Si è inoltre evidenziato che la deposizione in plasma del film contenente silice rappresenta un metodo per ridurre il pilling più efficace di altri trattamenti. Il trattamento al plasma non danneggia o indebolisce i tessuti dal punto di vista meccanico, mentre sono in corso le prove per valutare la risposta dei tessuti trattati al lavaggio. Trattamenti antipilling così realizzati potranno trovare applicazione nei tessuti maglia in sostituzione di quelli tradizionali in bagno acquoso.

Tessitura dei filati Per il processo di tintura le ricerche CNR-ISMAC si concentrano sulla messa a punto di un pre- trattamento su substrato tessile laniero per il miglioramento delle proprietà tintoriali tramite azione di etching superficiale (asportazione degli strati più prossimi alla superficie) in plasma a bassa pressione. Il pre-trattamento ha il compito di modificare l’epicuticola, l’elemento costitutivo più esterno della fibra di lana, lasciando inalterato il sottostante cortex, ottenendo così un miglioramento di alcuni processi tecnologici come la tintura. I risultati ottenuti dal pre-trattamento eseguito in plasma a bassa pressione vengono confrontati con un pre-trattamento eseguito in plasma atmosferico presso la sede di Biella del Politecnico di Torino. Dalle prove sinora condotte, che valutano alcuni parametri merceologici come i tempi di esaurimento finale e di mezza tintura, si è rilevato un miglioramento per i campioni trattati in plasma rispetto ai corrispondenti non trattati. E’ infatti aumentata la bagnabilità nei tessuti trattati, parametro che riguarda il tempo necessario ad una goccia per la completa penetrazione nel tessuto. E’stata inoltre rilevata una leggera differenza di luminosità dei tessuti trattati rispetto ai non trattati, anche se il pre-trattamento al plasma non influenza significativamente il colore finale. I test di solidità al lavaggio con solventi organici, allo sfregamento e alla luce artificiale non evidenziano differenze significative tra trattati in plasma e non.

In base ai risultati sin qui ottenuti, all’ISMAC si pensa a nuove ricerche nelle quali è previsto di variare i parametri relativi al trattamento al plasma in ossigeno, di utilizzare altri gas, di introdurre delle prove dinamometriche per la caratterizzazione fisica e meccanica e prove per la valutazione della cosiddetta “mano” del tessuto. Le applicazioni pratiche del trattamento potranno consentire la diminuzione della temperatura di processo della tintura, il miglioramento della cinetica di tintura, garantendo migliori performance in termini di solidità del colore.

Per approfondimenti

Caratteristiche morfologiche della lana http://www.edym.com/it/tessile/htm/cap05/512.htm

Suggerimenti