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Fin dal loro ingresso nella produzione industriale negli anni '40, i tensioattivi sono stati ampiamente utilizzati e sono considerati il ​​"GMS dell'industria". Le molecole di tensioattivo possiedono caratteristiche anfifiliche, che consentono loro di accumularsi sulle superfici in soluzioni acquose, alterandone significativamente le proprietà. A seconda del rapporto tra segmenti idrofili e idrofobi e della struttura molecolare, i tensioattivi presentano proprietà diverse. Presentano una gamma di caratteristiche fisico-chimiche, tra cui dispersione, bagnabilità o antiaderenza, emulsionabilità o demulsificazione, schiumosità o antischiuma, solubilizzazione, lavaggio, conservazione ed effetti antistatici. Queste proprietà fondamentali sono cruciali per la tintura e la lavorazione dei tessuti. Le statistiche indicano che nell'industria tessile vengono utilizzati oltre 3.000 tipi di tensioattivi, il che è essenziale in tutti i processi produttivi, tra cui la raffinazione delle fibre, la filatura, la tessitura, la tintura, la stampa e il finissaggio. Il loro ruolo è quello di migliorare la qualità dei tessuti, migliorare le prestazioni di tessitura dei filati e ridurre i tempi di lavorazione; i tensioattivi contribuiscono quindi in modo significativo all'industria tessile.

 

1. Applicazioni dei tensioattivi nell'industria tessile

 

1.1 Processo di lavaggio

Nel processo di lavaggio tessile, è essenziale considerare non solo l'effetto del lavaggio, ma anche la morbidezza del tessuto e i potenziali problemi di scolorimento. Pertanto, lo sviluppo di nuovi tensioattivi che offrano una buona efficacia detergente mantenendo al contempo la morbidezza e la stabilità del colore del tessuto è diventato oggi un obiettivo chiave della ricerca sui tensioattivi. Con la crescente consapevolezza della tutela ambientale e le severe barriere internazionali in materia di certificazione ambientale che le esportazioni tessili devono affrontare, lo sviluppo di detergenti efficienti, poco irritanti e facilmente biodegradabili è diventato una questione urgente nell'industria tessile.

1.2 Elaborazione della tintura

I tensioattivi svolgono ruoli poliedrici, fungendo sia da disperdenti per la tintura che da agenti livellanti. Attualmente, i tensioattivi anionici sono utilizzati principalmente come disperdenti, inclusi i condensati di naftalensolfonato-formaldeide e i ligninsolfonati. I tensioattivi non ionici come i nonilfenoli etossilati sono spesso miscelati con altri tipi di tensioattivi. I tensioattivi cationici e zwitterionici presentano alcune limitazioni applicative. Con lo sviluppo di nuove tecnologie di tintura, come la tintura a microonde, la tintura a schiuma, la stampa digitale e la tintura in fluido supercritico, i requisiti per agenti livellanti e disperdenti sono diventati più stringenti.

1.3 Agenti ammorbidenti

Prima della tintura e della finitura, i tessuti vengono solitamente sottoposti a pretrattamenti come la sgrassatura e il candeggio, che possono conferire una mano ruvida. Per conferire una mano resistente, liscia e morbida, sono necessari agenti ammorbidenti, la maggior parte dei quali sono tensioattivi. Gli agenti ammorbidenti anionici sono utilizzati da molto tempo, ma presentano difficoltà di assorbimento a causa della carica negativa delle fibre in acqua, con conseguente minore effetto ammorbidente. Alcuni tipi sono adatti all'uso negli oli tessili come componenti ammorbidenti, tra cui il solfosuccinato e l'olio di ricino solfatato.

Gli agenti ammorbidenti non ionici conferiscono una sensazione al tatto simile a quella degli anionici, senza causare scolorimento; possono essere utilizzati con agenti ammorbidenti anionici o cationici, ma presentano uno scarso assorbimento delle fibre e una bassa durabilità. Sono principalmente utilizzati nella post-finitura delle fibre cellulosiche e come componenti ammorbidenti e liscianti negli agenti oleosi per fibre sintetiche. Classi come gli esteri di acidi grassi del pentaeritritolo e gli esteri di acidi grassi del sorbitano sono importanti, in quanto riducono significativamente il coefficiente di attrito per le fibre cellulosiche e sintetiche.

I tensioattivi cationici presentano un forte legame con diverse fibre, sono resistenti al calore e al lavaggio, conferendo una sensazione di mano ricca e morbida. Conferiscono inoltre proprietà antistatiche e buoni effetti antibatterici, rendendoli gli agenti ammorbidenti più importanti e ampiamente utilizzati. La maggior parte dei tensioattivi cationici è composta da composti azotati, tra cui comunemente sali di ammonio quaternario. Tra questi, i composti di diidrossietil ammonio quaternario si distinguono per le loro eccezionali prestazioni ammorbidenti, ottenendo risultati ideali con un utilizzo di appena lo 0,1%-0,2%, oltre alle funzioni bagnanti e antistatiche, sebbene siano di grandi dimensioni e presentino difficoltà di biodegradazione. Una nuova generazione di prodotti ecologici contiene tipicamente tensioattivi con gruppi estere, ammide o idrossilici facilmente biodegradabili dai microrganismi in acidi grassi, riducendo così al minimo l'impatto ambientale.

1.4 Agenti antistatici

Per eliminare o prevenire l'elettricità statica generata durante vari processi tessili e nel processo di finitura dei tessuti, sono necessari agenti antistatici. La loro funzione principale è quella di conferire ritenzione di umidità e proprietà ioniche alle superfici delle fibre, riducendo le proprietà isolanti e aumentando la conduttività per neutralizzare le cariche ed eliminare o prevenire l'elettricità statica. Tra i tensioattivi, gli agenti antistatici anionici sono i più diversificati. Oli solfatati, acidi grassi e alcoli grassi ad alto tenore di carbonio possono fornire proprietà antistatiche, ammorbidenti, lubrificanti ed emulsionanti. Gli alchilsolfati, in particolare i sali di ammonio e i sali di etanolammina, hanno una maggiore efficacia antistatica.

Inoltre, gli alchilfenoli etossilati solfati si distinguono tra gli agenti antistatici anionici per le loro prestazioni superiori. In generale, i tensioattivi cationici non sono solo efficaci agenti antistatici, ma offrono anche eccellenti proprietà lubrificanti e di adesione alle fibre. I loro svantaggi includono potenziale scolorimento del colorante, ridotta resistenza alla luce, incompatibilità con i tensioattivi anionici, corrosione dei metalli, elevata tossicità e irritazione cutanea, limitandone l'utilizzo principalmente alla finitura dei tessuti piuttosto che agli agenti oleosi. I tensioattivi cationici utilizzati come agenti antistatici sono costituiti principalmente da composti di ammonio quaternario e ammidi di acidi grassi. I tensioattivi zwitterionici, come le betaine, offrono buoni effetti antistatici e proprietà lubrificanti, emulsionanti e disperdenti.

I tensioattivi non ionici presentano un'elevata ritenzione idrica e sono adatti a fibre in condizioni di bassa umidità. In genere non influiscono sulle prestazioni della tintura e possono regolare la viscosità in un ampio intervallo, presentando una bassa tossicità e una minima irritazione cutanea, il che ne facilita l'ampio utilizzo come componenti chiave negli oli sintetici, principalmente etossilati di alcoli grassi ed esteri di polietilenglicole di acidi grassi.

1.5 Penetranti e agenti bagnanti

I penetranti e gli agenti bagnanti sono additivi che favoriscono la rapida bagnatura delle superfici di fibre o tessuti con acqua e facilitano la penetrazione dei liquidi nella struttura delle fibre. I tensioattivi che consentono ai liquidi di penetrare o accelerano la penetrazione dei liquidi in solidi porosi sono chiamati penetranti. La penetrazione è subordinata a un'adeguata bagnatura iniziale. La bagnatura si riferisce al grado in cui un liquido si diffonde su una superficie solida al contatto. Pertanto, i penetranti e gli agenti bagnanti sono utilizzati non solo nei processi di pretrattamento come sbozzimatura, bollitura, mercerizzazione e candeggio, ma anche ampiamente nei processi di stampa e finitura.

Le caratteristiche richieste ai penetranti e agli agenti bagnanti includono: 1) resistenza all'acqua dura e agli alcali; 2) elevata capacità di penetrazione per ridurre i tempi di lavorazione; 3) significativo miglioramento della capillarità dei tessuti trattati. I tensioattivi cationici non sono adatti come agenti bagnanti perché possono adsorbirsi sulle fibre e ostacolarne la bagnabilità. I ​​tensioattivi zwitterionici presentano alcune limitazioni applicative. Pertanto, i tensioattivi utilizzati come penetranti e agenti bagnanti sono principalmente anionici e non ionici. Inoltre, i tensioattivi nell'industria tessile vengono utilizzati anche come agenti di raffinazione, emulsionanti, schiumogeni, liscianti, fissativi e idrorepellenti.

L'alchil poliglucoside (APG) è un biotensioattivo sintetizzato a partire da alcoli grassi naturali e glucosio derivati ​​da risorse rinnovabili. Si tratta di un nuovo tipo di tensioattivo non ionico dalle prestazioni complete, che combina le proprietà dei tensioattivi non ionici e anionici convenzionali. È riconosciuto a livello internazionale come un tensioattivo funzionale "green" di riferimento, caratterizzato da elevata attività superficiale, buona sicurezza ecologica e solubilità.