IT202200001487A1 - Metodo di tintura di fibre tessili chimiche - Google Patents

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Description

METODO DI TINTURA DI FIBRE TESSILI CHIMICHE
DESCRIZIONE
Campo dell?invenzione
La presente invenzione ? diretta al settore tecnico della tintura di fibre tessili chimiche (chemical fibers), anche conosciute come tecnofibre, che includono le fibre tessili sintetiche e le fibre tessili artificiali.
In particolare l?invenzione si riferisce ad un metodo di tintura di fibre tessili del tipo suddetto, ad esempio ma non soltanto in poliestere, e ad un relativo prodotto per tintura di tali fibre tessili.
Stato dell?arte
Come ? noto, tra l?ampia gamma di fibre tessili attualmente disponibili si annoverano le fibre tessili chimiche, anche conosciute come tecnofibre.
A differenza delle fibre tessili naturali, che sono composte esclusivamente da materiale naturale di origine organica (come il cotone e la seta), le fibre tessili chimiche sono realizzate trasformando chimicamente materie prime di origine naturale (in questo caso sono chiamate fibre artificiali) o sono ottenute dalla lavorazione di derivati del petrolio (in questo caso sono conosciute con il nome di fibre sintetiche).
Un esempio di fibre artificiali sono le fibre in acetato, ottenute trattando la cellulosa con anidride carbonica, mentre esempi di fibre sintetiche sono le fibre acriliche, le fibre in poliestere, in poliammide (nylon) o in PET (polietilene tereftalato).
Le fibre tessili chimiche sono generalmente sottoposte a un processo di tintura che permette di conferire loro l?aspetto cromatico desiderato.
In generale, in questi processi vengono utilizzati dei coloranti apolari (non ionici), che presentano una scarsa solubilit? in acqua.
Questi coloranti sono conosciuti con il nome di ?coloranti dispersi? perch?, quando miscelati all?acqua nel corso del processo di tintura, formano una dispersione in cui l?acqua ? la fase disperdente e il colorante ? la fase dispersa.
I coloranti dispersi possono essere classificati in vario modo in base alle diverse caratteristiche e propriet? che presentano.
Ad esempio, riferendosi alla struttura chimica, i coloranti dispersi si distinguono in coloranti nitro, coloranti di chetoni amminici, coloranti antrachinonici, coloranti mono azoici, coloranti azoici.
Oppure, i coloranti dispersi possono essere suddivisi in vari gruppi in base al tipo di fibra rispetto al quale risultano ottimali nel processo di tintura. Sulla base di questo principio, si distinguono coloranti appartenenti al gruppo A adatti per fibre in acetato e nylon; coloranti del gruppo B, eccellenti per l'uso con il poliestere, in particolare per le variazioni tintoriali associate a filati testurizzati; coloranti del gruppo C, adatti a tutti processi di tintura di fibre in poliestere; coloranti del gruppo D, con massima resistenza alla sublimazione e utilizzati esclusivamente per la tintura di fibre in PET; coloranti non identificati con un suffisso non adatti per poliestere ma adatti per fibre in acetato e nylon.
In alternativa, un ulteriore modo per classificare i coloranti dispersi prende in considerazione il peso molecolare e il numero di gruppi polari nella molecola di colorante. Questi aspetti sono importanti perch? influenzano la velocit? di tintura e la solidit? alla sublimazione (aspetti fondamentali in alcuni processi di tintura).
In particolare, si distinguono:
? Coloranti a bassa energia, con peso molecolare <300 g/mol e temperatura di sublimazione <150?C;
? Coloranti a media energia, con peso molecolare tra 300-400 g/mol e temperatura di sublimazione tra 150?C e 210?C;
? Coloranti ad alta energia con peso molecolare superiore a 400 g/mol e temperatura di sublimazione superiore a 210?C.
Nel corso dei decenni sono stati sviluppati vari processi di tintura che si avvalgono dell?impiego dei coloranti dispersi sopra menzionati. In particolare, i processi di tintura delle fibre tessili chimiche, d?ora in poi identificate con il nome di ?fibre tessili?, sono effettuati applicando alle fibre tessili il colorante disperso sopra descritto.
Tra i processi di tintura si annoverano quelli che prevedono un cosiddetto metodo applicativo che si distingue dal metodo ad esaurimento per il fatto di prevedere una prima fase, in cui il colorante disperso viene meccanicamente applicato alle fibre tessili tramite opportuni dispositivi, e una seconda fase, in cui il colorante disperso viene fissato termicamente alle fibre tessili.
In generale, i metodi applicativi prevedono l?utilizzo di uno o pi? agenti cosiddetti ausiliari. Tali agenti ausiliari risultano fondamentali per uno o pi? dei seguenti aspetti: assicurare un?adeguata dispersione in acqua dei coloranti dispersi (ossia limitano la formazione di aggregati), assicurare un?adeguata viscosit? alla dispersione preparata, facilitare il processo di fissazione dei coloranti dispersi nelle fibre tessili.
Esempi di agenti ausiliari sono il poliacrilato di sodio (addensante/correttore di viscosit?), gli alginati o i polimeri sintetici a carica anionica (correttori di viscosit?), l?acido citrico (disperdente), il glicole propilenico (disperdente), gli addensanti non ionici, gli addensanti a base di tamarindo, gli estratti di aloe vera (addensante), dietilenglicole, polietilenglicole e propilenglicole (umettanti), surfattanti e regolatori del pH.
Entrando nel merito di come vengono attuati i metodi applicativi, ? opportuno sottolineare che in tecnica nota essi si declinano in:
- metodi di stampa, tra i quali si annoverano la stampa ink-jet e la stampa tradizionale (stampa a quadro o stampa a cilindro), e
- metodi a impregnazione, tra i quali si annoverano il metodo Pad-Steam, il metodo Pad-Dry-Steam e il metodo Pad-Dry-Thermofix, che pu? essere assimilato al metodo Thermosol.
A loro volta i metodi sopra elencati possono essere suddivisi in due gruppi.
Ad un primo gruppo appartiene la stampa ink-jet mentre ad un secondo gruppo appartengono la stampa tradizionale e, in generale, tutti i metodi a impregnazione.
La suddivisione in questi due gruppi ? fatta sulla base della necessit? o meno di trattare le fibre tessili con agenti chimici e agenti ausiliari addensanti prima di metterle a contatto con il colorante disperso.
In particolare, la stampa ink-jet prevede che le fibre tessili siano trattate con agenti ausiliari addensanti prima che sulle fibre tessili sia applicato il colorante disperso; invece, la stampa tradizionale e i metodi a impregnazione non richiedono che la fibra tessile sia trattata prima di venire in contatto con il colorante disperso. Infatti nei metodi appartenenti al secondo gruppo, le fibre tessili vengono messe a contatto con il colorante disperso gi? miscelato con gli agenti ausiliari.
Ad esempio, un processo di stampa ink-jet con coloranti dispersi prevede la preparazione di una miscela comprendete uno o pi? agenti ausiliari per trattare le fibre tessili prima che vengano a contatto con il colorante disperso, ossia prima che su di esse venga applicato l?inchiostro ink-jet a base di coloranti dispersi. Questo avviene solitamente in un recipiente con due cilindri spremitori che portano la miscela sulle fibre tessili e che successivamente, con la spremitura, rimuovono la miscela in eccesso.
Solitamente come agente ausiliario ? impiegato il poliacrilato di sodio, che viene disciolto in acqua a 160-170 g/l. Il poliacrilato di sodio viene appunto utilizzato per trattare le fibre tessili prima che queste vengano messe a contatto con i coloranti dispersi.
Dopo questo trattamento, si provvede ad asciugare le fibre tessili in macchine conosciute con il nome di ?rameuse? tramite aria calda a una temperatura di 70?C. In questa fase le fibre tessili vengono anche stirate in vista della successiva fase di stampa.
Infatti, successivamente, sulle fibre tessili viene applicato il colorante disperso tramite la tecnica ink-jet.
Questa tecnica prevede l?applicazione del colorante disperso sulle fibre tessili tramite l?uso di una pluralit? di testine da stampa. Il colorante disperso ? formulato in un inchiostro liquido comprendente agenti disperdenti complessivamente al 2.76% in peso, agenti umettanti complessivamente al 27.50 % in peso, agenti antischiuma complessivamente al 5.00% in peso, regolatori del pH complessivamente al 0.05% in peso, colorante disperso in un intervallo tra il 4% e il 5% in peso e acqua demineralizzata ad arrivare a 100%.
Ad esempio come agenti umettanti vengono utilizzati dietilenglicole e etilenglicole, rispettivamente al 5% in peso e al 22.5% in peso, e trietanolammina come regolatore del pH.
In pratica, le testine da stampa depongono il colorante disperso attraverso cavit? di grandezza micrometrica.
Al termine della fase di stampa avviene l?asciugatura, durante la quale il colorante disperso viene asciugato cos? da rendere il tessuto fruibile per le successive fasi del processo. Al termine dell?asciugatura il tessuto viene risposto su un rotolo o in falda.
In dettaglio, una volta avvenuta la stampa viene effettuata la fissazione termica del colorante disperso riscaldando a secco le fibre tessili in aria calda a 170?C per 120 secondi oppure tramite impiego di vapore acqueo surriscaldato.
Infine, si provvede a effettuare un lavaggio riducente delle fibre tessili tinte che consiste nell?immersione delle stesse in una vasca a 80?C con idrosolfito 2 g/l, soda caustica (40?B?) a 2 g/l e detergente a 1 g/l per 10 minuti, seguito da un risciacquo a 60?C per 10 minuti. Il lavaggio permette di eliminare il colorante in eccesso non assorbito dalle fibre tessili, i residui e gli agenti ausiliari delle fasi precedenti.
Alla fine il processo prevede l?asciugatura e la stiratura delle fibre tessili tinte in rameuse.
Invece, il metodo di stampa tradizionale prevede la preparazione di una pasta di stampa a base di acqua comprendente un colorante disperso e agenti ausiliari. Nella pasta di stampa il colorante risulta disperso in essa.
Ad esempio ? possibile preparare una pasta di stampa a base di acqua comprendente colorante disperso, formulato come inchiostro liquido, al 10% in peso, acido citrico al 2% in peso, acetato di sodio al 0.5% in peso, addensante non ionico a base di tamarindo al 5% in peso e acqua ad arrivare al 100%.
L?inchiostro liquido impiegato nella preparazione della pasta di stampa comprende a sua volta un colorante disperso, almeno un agente addensante, una o pi? sostanze idroscopiche o idrotope, uno o pi? catalizzatori, uno o pi? agenti ausiliari come agenti imbibenti, agenti disperdenti, agenti sequestranti e reagenti.
In pratica, come esposto sopra, gli agenti ausiliari vengono miscelati con il colorante disperso e, con esso, applicati alle fibre tessili senza la necessit? di eseguire un trattamento preventivo.
? chiaro che se c?? la necessit? di tingere le fibre tessili con un disegno policromatico ? necessario preparare pi? paste di stampa, ciascuna comprendente un rispettivo colorante disperso.
Infatti, una volta preparata la pasta di stampa, si provvede a eseguire la stampa tradizionale sulle fibre tessili.
In questa fase la pasta di stampa, o le paste di stampa, vengono stese all?interno di un supporto con impresso il disegno da stampare e, tramite una pressione regolabile, la pasta di stampa, con il colorante disperso, viene fatta uscire da delle maglie previste sul supporto.
Successivamente alla fase di stampa le fibre tessili vengono riscaldate all?interno di un forno per poter eliminare l?acqua residua e permettere la lavorazione nelle fasi successive.
Successivamente si provvede a fissare il colorante tramite fissazione termica con calore secco a 210?C per 60 secondi o con vapore surriscaldato a 130?C per 120 secondi o 180?C per 60 secondi.
? possibile effettuare la fase di fissazione termica anche tramite una cosiddetta fase di vaporizzo HT a 180?C per 15 minuti.
Infine, si provvede a effettuare un lavaggio che consiste nell?immersione delle fibre tessili in una vasca a 80?C con idrosolfito 2g/l, soda caustica (40?B?) a 2 g/l e detergente a 1 g/l per 20 minuti, seguito da un risciacquo a 60?C per 10 minuti, e infine si asciuga.
Il metodo di tintura a impregnazione pu? essere eseguito tramite il metodo Pad-Steam, il metodo Pad-Dry-Steam, il metodo Pad-Dry-Thermofix.
Nei processi che utilizzano il metodo Pad-Dry-Thermofix la tintura avviene tramite la sublimazione dei coloranti dispersi. In pratica i coloranti dispersi passano direttamente dallo stato solido allo stato gassoso senza passare dallo stato liquido. Un tale processo, in continuo, pu? tingere il poliestere a 190?220?C.
Il processo prevede l?applicazione di coloranti dispersi alle fibre tessili per impregnazione attraverso un sistema cosiddetto Pad-batch e poi l?essiccazione utilizzando un essiccatore ad aria calda o mediante radiazione infrarossa.
Durante tale processo le fibre tessili vengono immerse in un bagno di impregnazione a base di acqua e comprendente colorante disperso, formulato come inchiostro liquido, al 10% in peso, acido citrico al 2% in peso, acetato di sodio allo 0.5% in peso, addensante non ionico a base di tamarindo al 2% in peso e acqua ad arrivare al 100%.
L'asciugatura del materiale impregnato avviene mediante cilindri riscaldati. Le fibre tessili asciutte sono quindi riscaldate all'aria, o per contatto con una superficie metallica calda, a una temperatura nell'intervallo 190?220?C per 1?2 minuti. Man mano che le fibre tessili si avvicinano alla temperatura massima, i coloranti dispersi iniziano a sublimare e le fibre tessili assorbono i loro vapori. A circa 200?C la sublimazione del colorante solido trasferisce il suo vapore nelle fibre tessili e la penetrazione nelle fibre tessili per diffusione ? abbastanza rapida.
Anche in questo caso si provvede a effettuare un lavaggio riducente delle fibre tessili tinte che consiste nell?immersione delle stesse in una vasca a 80?C con idrosolfito 2 g/l, soda caustica (40?B?) a 2 g/l e detergente a 1 g/l per 10 minuti, seguito da un risciacquo a 60?C per 10 minuti.
Nei metodi applicativi, tra i meccanismi che influenzano maggiormente il processo di tintura ? possibile annoverare: il grado di dispersione raggiunto dal colorante disperso durante le diverse fasi del processo e i meccanismi di ripartizione e diffusione a cui va incontro il colorante disperso nelle fibre tessili.
In particolare, il grado di dispersione del colorante disperso nell?acqua (nell?inchiostro della stampa ink-jet, nella pasta di stampa utilizzata nella stampa tradizionale e nel bagno di impregnazione utilizzato nei metodi di impregnazione) influenza la quantit? di colorante disperso assorbito dalle fibre tessili: meno il colorante risulta disperso e meno ? assorbito dalle fibre tessili. Nei metodi secondo l?arte nota il colorante risulta scarsamente disperso in acqua: questo determina la presenza di elevate quantit? di colorante disperso non assorbito dalle fibre tessili e una diminuzione della qualit? della tintura. Per eliminare il colorante disperso non assorbito dalle fibre vi ? la necessit? di eseguire un?apposita fase di lavaggio condotta in ambiente fortemente basico e riducente, seguita da un lavaggio neutralizzante.
Inoltre, i meccanismi di ripartizione e di diffusione sono importanti perch? giocano un ruolo fondamentale nella quantit? di colorante disperso presente nelle fibre tessili e nella profondit? che il colorante disperso raggiunge in esse. Infatti, durante la ripartizione, il colorante disperso presente in fase acquosa si ripartisce nella fibra da tingere per via della maggiore affinit? chimico-fisica del colorante disperso con la fibra tessile rispetto all?acqua.
Nella diffusione si assiste invece alla penetrazione del colorante disperso all?interno delle fibre tessili, in modo tale che la tintura non avvenga solo superficialmente sulle fibre tessili.
Infine, le propriet? termiche degli agenti ausiliari, come quella del poliacrilato di sodio, influiscono sul processo di tintura stesso. In particolare, la diffusibilit? termica, la conduttivit? termica e la capacit? termica degli agenti ausiliari influiscono sulla temperatura e sulla durata alle quali condurre la fase di fissazione termica. In pratica, gli agenti ausiliari influiscono sulla velocit? di propagazione del calore nel sistema costituito dalla suddetta dispersione e dalle fibre tessili da tingere, sull?attitudine del sistema nel trasmettere calore alle fibre tessili e sulla quantit? di calore che ? necessario apportare al sistema per permettere alle fibre tessili di raggiungere la temperatura necessaria alla fissazione termica.
Seppur efficienti allo scopo, i processi di tintura che sfruttano i suddetti metodi applicativi non sono per? esenti da inconvenienti.
? noto infatti che i composti impiegati nelle suddette fasi di lavaggio hanno lo svantaggio di risultare inquinanti e di aumentare i costi del processo di tintura, anche ma non solo per la necessit? di smaltire le acque reflue dello stesso processo di tintura.
Inoltre, l?utilizzo dei suddetti agenti ausiliari per assicurare rese coloristiche e qualit? della tintura accettabili, richiedono l?apporto di un?elevata quantit? di energia nella fase di fissazione termica del colorante disperso.
Questo si traduce in un elevato dispendio energetico e in alti costi associati al processo di tintura.
Inoltre, normalmente, nei processi di tintura tramite il metodo di stampa ink-jet i coloranti dispersi devono essere ulteriormente macinati rispetto alla macinazione prevista per gli altri metodi tradizionali, al fine di ridurre la granulometria a circa 200-250 nanometri. ? chiaro che questa ulteriore lavorazione determina un aumento dei costi associati al processo di tintura.
Sommario dell?invenzione
Scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione un metodo di tintura di fibre tessili chimiche con colorante disperso che permetta di superare almeno uno degli inconvenienti sopra descritti, risultando di semplice attuazione, economico e che permetta di evitare o limitare l?impiego di sostanze tossiche o inquinanti, in particolare ma non soltanto nella fase di lavaggio.
In un suo primo aspetto, la presente invenzione concerne un metodo di tintura di fibre tessili chimiche con colorante disperso secondo la rivendicazione 1.
Ai fini della presente invenzione, per fibre tessili chimiche, d?ora in poi identificate solo con il nome di ?fibre tessili?, sono da intendersi le fibre tessili comunemente conosciute come tecnofibre, ossia sia le fibre tessili artificiali, realizzate trasformando chimicamente materie prime di origine naturale, sia le fibre tessili sintetiche, ottenute dalla lavorazione di derivati del petrolio.
Ad esempio il presente metodo pu? essere impiegato per tingere fibre artificiali in acetato, o fibre sintetiche come le fibre acriliche, le fibre in poliestere, in poliammide (nylon) o in PET (polietilene tereftalato).
Preferibilmente il presente metodo ? diretto alla tintura di fibre sintetiche in poliestere.
Il presente metodo pu? essere applicato a fibre tessili tal quali o nella forma di tessuto o di tessuto non tessuto. In altre parole, il presente metodo pu? essere applicato anche a tessuti compresi i cosiddetti tessuti non tessuti comprendenti le sopramenzionate fibre tessili.
Come anticipato sopra, il metodo di tintura qui descritto si avvale dell?utilizzo dei cosiddetti ?coloranti dispersi?, nota classe di coloranti utilizzata nel settore.
Ai fini della presente invenzione, per colorante disperso ? da intendersi il colorante indipendentemente dal fatto che esso sia o non sia effettivamente disperso, sia o non sia utilizzato in una dispersione in fase acquosa, sia o non sia in forma solubilizzata.
Alcuni esempi di coloranti dispersi che possono essere utilizzati in questo metodo di tintura sono: Disperse Orange 3, Disperse Violet 4, Disperse Violet 1, Disperse Yellow 54, Disperse Blue 359 e Disperse Red 11.Il metodo secondo la rivendicazione 1 comprende:
a) una fase di stampa sulle fibre tessili o di impregnazione delle fibre tessili con colorante disperso, e
b) una fase di fissazione termica del colorante sulle fibre tessili.
In pratica il presente metodo comprende una prima fase in cui il colorante disperso viene applicato alle fibre tessili nel modo previsto dai metodi cosiddetti applicativi, ossia per stampa o per impregnazione.
Preferibilmente nella fase a) il colorante disperso viene applicato alle fibre tessili secondo una delle seguenti tecniche conosciute nell?arte nota: stampa ink-jet o stampa tradizionale, a quadro o rotativa (nel caso della stampa), o metodo Pad-Steam, metodo Pad-Dry-Steam o metodo Pad-Dry-Thermofix o Thermosol (nel caso dei metodi a impregnazione).
Oltre alla fase di stampa o impregnazione, il metodo prevede una fase di fissazione termica del colorante sulle fibre tessili, ossia una fase in cui, tramite calore, avviene la fissazione del colorante disperso nelle fibre tessili.
Secondo la presente invenzione, la fase a) di stampa o di impregnazione ? attuata mettendo a contatto detto colorante disperso con una miscela comprendente due o pi? composti che costituiscono un solvente eutettico o che sono atti in seguito a riscaldamento a costituire un solvente eutettico.
In altre parole, nel contesto della presente invenzione, il colorante disperso pu? essere messo a contatto con la suddetta miscela:
- prima che il colorante disperso stesso sia applicato alle fibre tessili (in questo caso si provvede a unire il colorante disperso con la suddetta miscela e ad applicare il tutto alle fibre tessili), o
- dopo che le fibre tessili sono state preventivamente trattare con la miscela stessa (in questo caso il colorante disperso ? messo a contatto con la suddetta miscela gi? presente sulle fibre tessili).
In pratica, il metodo prevede, durante la fase a), l?impiego di una miscela in cui due o pi? composti costituiscono un solvente eutettico o di una miscela in cui due o pi? composti non costituiscono, al momento del loro utilizzo durante la fase a), un solvente eutettico ma che sono atti a costituire un solvente eutettico in una fase successiva, ad esempio nella base b).
In pratica, nel primo caso, detti due o pi? composti, durante la fase a), sono presenti nella miscela a una concentrazione tale da costituire un solvente eutettico, mentre nel secondo caso, durante la fase a), detti due o pi? composti non sono presenti nella miscela in una concentrazione tale da costituire un solvente eutettico, ad esempio perch? molto diluiti in acqua. Nel secondo caso, detti due o pi? composti possono costituire un solvente eutettico in seguito al riscaldamento della miscela, ossia ad esempio in seguito all?evaporazione parziale o totale dell?acqua in cui detti due o pi? composti sono presentii.
Detti due o pi? composti costituiscono o possono costituire un solvente eutettico nel senso che costituiscono o possono costituire un solvente che presenta una temperatura di fusione o di solidificazione pi? bassa della temperatura di fusione dei due o pi? composti considerati individualmente, ossia non miscelati assieme.
La miscela pu? comprendere due o pi? composti, nel senso che pu? comprendere, oltre a un primo composto e a un secondo composto, anche un terzo composto, o pi? composti che costituiscono o che possono costituire un solvente eutettico.
In una forma di attuazione del metodo, la fase di stampa prevede di trattare dette fibre tessili con detta miscela e successivamente applicare detto colorante disperso a dette fibre tessili trattate, ad esempio tramite stampaggio ink-jet.
Oppure, in un?altra forma di attuazione del metodo, la fase di stampa o di impregnazione prevede che il colorante disperso sia messo a contatto con detta miscela antecedentemente alla messa in contatto di dette fibre tessili con detto colorante, ad esempio come previsto dalla stampa tradizionale (a quadro o rotativa), o nel metodo Pad-Steam, nel metodo Pad-Dry-Steam, nel metodo Pad-Dry-Thermofix o nel Thermosol.
Il presente metodo permette di superare uno o pi? degli inconvenienti sopra descritti.
In particolare, detta miscela ? in grado di solubilizzare il colorante disperso, sia quando detti due o pi? composti costituiscono un solvente eutettico sia quando detti due o pi? composti non costituiscono un solvente eutettico, ad esempio perch? molto diluiti in acqua.
Grazie a questa capacit? della miscela di solubilizzare il colorante disperso, viene limitata significativamente la quantit? di colorante disperso che durante il processo di tintura non viene assorbito dalle fibre tessili rendendo non necessario eseguire il lavaggio in ambiente fortemente basico e riducente delle fibre tessili tinte, come accade secondo la tecnica nota.
Per questo, l?impiego di detta miscela consente di eliminare l?impiego di sostanze pericolose e inquinanti dalla fase di lavaggio e di eliminare la corrispondente fase di neutralizzazione tradizionalmente condotta successivamente a quella di lavaggio, con evidenti vantaggi in termini di sostenibilit? ambientale, durata del processo e relativi costi.
Quanto sopra consente di condurre la fase di lavaggio in assenza di idrosolfito e di soda caustica e di eliminare la fase di neutralizzazione.
Inoltre, detta miscela, oltre a essere in grado di solubilizzare i coloranti dispersi, presenta dei parametri di solubilit? favorevoli anche nei confronti delle fibre tessili, senza che per? questi parametri siano cos? elevati da causare la dissoluzione delle fibre tessili stesse.
Questo permette di impiegare la miscela nei processi di tintura delle fibre tessili favorendo i meccanismi di diffusione del colorante disperso nelle fibre tessili.
Infatti, ad esempio, confrontando i parametri di solubilit? di Hansen, rispetto al colorante disperso, di una miscela in cui detti due o pi? componenti costituiscono un solvente eutettico, con i parametri di solubilit? dell?acetone e del tetracloroetene, che sono solventi utilizzati nei metodi tradizionali di tintura con colorante disperso, emerge che detta miscela presenta un?elevata capacit? di sciogliere il colorante disperso rispetto all?acetone e al tetracloroetene.
Confrontando invece i parametri di solubilit? di Hansen dell?acetone, del tetracloroetene e di detta miscela rispetto alle fibre tessili, emerge che detta miscela presenta una capacit? di solubilizzare le fibre tessili intermedia rispetto all?acetone e al tetracloroetene.
In pratica, la miscela presenta dei parametri di solubilit? che permettono, da un lato, di impiegarla per solubilizzare i coloranti dispersi, e dall?altro lato, di impiegarla nei processi di tintura delle fibre tessili perch? non in grado di scioglierle.
Inoltre, a differenza dei solventi organici, i suddetti due o pi? composti risultano solubili in acqua, o in ambiente acquoso: questo aspetto permette di poter impiegare tali composti nell?ambito di un metodo di tintura di fibre tessili chimiche, per il quale tradizionalmente vengono usate miscele acquose.
In aggiunta ai vantaggi sopra esposti, grazie all?impiego di detta miscela, il metodo qui descritto permette di condurre la fase di fissazione termica a una temperatura inferiore e per una durata temporale inferiore rispetto a quelle dei metodi secondo l?arte nota, pur assicurando una tintura delle fibre tessili di qualit? maggiore o almeno uguale rispetto a quella ottenuta con i metodi secondo l?arte nota.
? chiaro che ci? permette di contenere i costi e di tingere le fibre tessili in minor tempo rispetto ai metodi noti.
Ad esempio, quando applicato nell?ambito della stampa ink-jet, il presente metodo permette di passare da una fase di fissazione termica condotta a 170?C per 120 secondi a una fase di fissazione termica condotta, ad esempio, a 155?C per 90 secondi, con una riduzione del 12% del valore di temperatura e del 25% della durata della fase di fissazione.
Oppure, quando applicato nell?ambito della stampa tradizionale a quadro o rotativa, il presente metodo permette di passare da una fase di fissazione termica condotta a 210?C per 30-60 secondi a una fase di fissazione termica condotta, ad esempio, a una temperatura compresa tra circa 155?C e circa 170?C per 90 secondi, con una riduzione, rispettivamente, del 26% e del 20% del valore di temperatura della fase di fissazione termica.
Oppure, quando applicato nell?ambito della stampa tradizionale con vaporizzo HT, il presente metodo permette di passare da una fase di fissazione termica condotta a 180?C per 15 minuti a una fase di fissazione termica condotta, ad esempio, a 172?C per 5 minuti, con una riduzione del 4% del valore di temperatura e del 66% della durata della fase di fissazione termica.
? probabile che questi vantaggi siano dovuti, tra le altre cose, a valori pi? alti di diffusibilit? termica e conduttivit? termica e a un valore pi? basso di capacit? termica di detta miscela rispetto agli agenti ausiliari tradizionali.
A questi vantaggi concorre anche il fatto che la suddetta miscela consente di raggiungere, nel complesso, maggiori livelli di ripartizione e diffusione del colorante disperso nelle fibre tessili.
Questo ? permesso dal fatto che, in accordo al presente metodo, ? possibile, in un primo momento, mettere a contatto il colorante disperso con una miscela in cui detti due o pi? composti non costituiscono un solvente eutettico, ad esempio perch? presenti in soluzione diluita in acqua, e, in un secondo momento, scaldare la miscela con il colorante disperso in modo tale che, tramite l?evaporazione dell?acqua, detti composti costituiscano un solvente eutettico.
? chiaro che il colorante a contatto della miscela avr? propriet? diverse, nei confronti della fibra tessile, a seconda che sia in una miscela che non costituisce un solvente eutettico o che sia in una miscela che costituisce un solvente eutettico.
In questo modo ? possibile favorire in un primo momento, quando detti due o pi? composti non costituiscono un solvente eutettico, il processo di ripartizione del colorante nelle fibre tessili e, in un secondo momento, quando a causa del riscaldamento detti due o pi? composti costituiscono un solvente eutettico, il processo di diffusione del colorante nelle fibre tessili. In questo contesto, la miscela assicura la solubilizzazione del colorante disperso anche quando detti due o pi? composti non costituiscono un solvente eutettico.
Questo accade, per esempio, quando il metodo oggetto della presente invenzione ? applicato nel contesto della stampa inkjet, nel contesto della stampa tradizionale a quadro o rotativa o nell?ambito della stampa a impregnazione.
Infine, proprio per i vantaggi sopra menzionati relativi alla capacit? di solubilizzare il colorante disperso anche quanto detti due o pi? composti non costituiscono un solvente eutettico, il presente metodo consente di utilizzare, nella maggior parte dei casi, coloranti dispersi con una granulometria anche superiore a quella utilizzata nei processi secondo la tecnica nota.
Pi? precisamente si osserva che la maggior parte dei coloranti dispersi sono solubili in una miscela eutettica come qui considerata, ed ? possibile conservare un?elevata, se non totale, solubilizzazione anche a seguito di rilevante diluizione della suddetta miscela, la quale, in seguito alla diluizione, non sar? pi? propriamente eutettica ma atta, ad esempio per riscaldamento, a formare una miscela eutettica grazie alle propriet? dei suddetti due o pi? composti.
Nei rari casi in cui il colorante disperso non viene totalmente solubilizzato nella miscela eutettica, vi ? da rilevare che quest?ultima determina una dispersione del colorante non solubilizzato, portando quest?ultimo a una granulometria paragonabile o inferiore a quella utilizzata nei processi secondo la tecnica nota.
In pratica, il presente metodo consente di impiegare i coloranti dispersi con granulometria tradizionalmente impiegata nei metodi di stampa tradizionale o a impregnazione anche per i metodi ink-jet.
Preferibilmente, successivamente a detta fase di fissazione termica, il metodo comprende una fase c) di lavaggio con acqua in assenza di idrosolfito e soda caustica proprio grazie all?utilizzo della suddetta miscela. Preferibilmente il lavaggio ? condotto riscaldando le fibre tessili in acqua a una temperatura compresa tra circa 70?C e circa 80?C per un intervallo di tempo compreso tra 9 minuti e 16 minuti, opzionalmente in presenza di un agente antireplicante, come ad esempio ammina da sego quaternizzata etossilata.
In una forma di realizzazione del metodo la fase di fissazione termica ? condotta scaldando dette fibre tessili con calore secco, ossia in assenza di vapore, ad una temperatura compresa tra circa 140?C e circa 170?C, e preferibilmente a una temperatura compresa tra circa 150?C e circa 160?C, ad esempio a 155?C.
In questo caso, preferibilmente, la fase di fissazione termica ? condotta per un tempo compreso tra circa 80 secondi e 100 secondi.
In un?altra realizzazione del presente metodo la fissazione termica ? condotta scaldando dette fibre tessili, con calore umido, ossia in presenza di vapore, ad una temperatura compresa tra circa 170?C e circa 175?C, preferibilmente a una temperatura pari a circa 172?C, detta fase di fissazione termica ? preferibilmente condotta per un tempo compreso tra circa 4,5 minuti e circa 5,5 minuti, preferibilmente per 5 minuti.
Preferibilmente detti due o pi? composti sono composti naturali e costituiscono o sono atti a costituire un solvente eutettico appartenente alla categioria dei NaDES ?Natural Deep Eutectic Solvents?.
Preferibilmente detti due composti sono acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina.
Preferibilmente l?acido citrico e la ?-Alanina oppure l?acido citrico e la Betaina sono presenti in miscela in rapporto molare 1:1.
In alternativa l?acido citrico e la ?-Alanina oppure l?acido citrico e la Betaina sono presenti in rapporti molari diversi da 1:1, come ad esempio 1:2 o 2:1.
In alternativa detti due o pi? composti possono essere scelti tra altre sostanze. Ad esempio possono essere impiegate le seguenti combinazioni di sostanze: 1,2-propanediolo, colina cloruro, acqua; ?-Alanina, acido citrico, acqua; Betaina, acido citrico, acqua; fruttosio, colina cloruro, acqua; glucosio, colina cloruro, acqua; glucosio, acido citrico, acqua; glicerolo, colina cloruro, acqua; acido lattico, colina cloruro; acido lattico, 1,2-propanediolo; acido lattico, glucosio, acqua; acido lattico, ?-Alanina, acqua; acido malico, sorbitolo, acqua; acido malico, L-serina, acqua; acido malico, colina cloruro, acqua; prolina, acido malonico, acqua; xilitolo, colina cloruro, acqua; xilitolo, acido citrico, acqua.
Le combinazioni di sostanze sopra descritte sono impiegate preferibilmente con i seguenti rispettivi rapporti molari: 1,2-propanediolo, colina cloruro, acqua 1:1:1 o 1:1:3; ?-Alanina, acido citrico, acqua 1:1:3; Betaina, acido citrico, acqua 1:1:5; fruttosio, colina cloruro, acqua 1:1:3; glucosio, colina cloruro, acqua 2:5:5; glucosio, acido citrico, acqua 1:1:5; glicerolo, colina cloruro, acqua 2:1:1; acido lattico, colina cloruro 1:1; acido lattico, 1,2-propanediolo 1:1 o 2:1; acido lattico, glucosio, acqua 5:1:3; acido lattico, ?-Alanina, acqua 1:1:3; acido malico, sorbitolo, acqua 1:1:3; acido malico, L-serina, acqua 1:1:3; acido malico, colina cloruro, acqua 1:1:2; prolina, acido malonico, acqua 1:1.6; xilitolo, colina cloruro, acqua 1:1:2 o 1:2:3; xilitolo, acido citrico, acqua 1:1:3.
Il metodo oggetto della presente invenzione sar? descritto pi? approfonditamente sotto con riferimento a una miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina senza intenzione di voler limitare quanto esposto a queste specifiche combinazioni di composti.
In sostanza la fase a) ? condotta mettendo a contatto detto colorante disperso con una miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina, in cui l?acido citrico e la ?-Alanina oppure l?acido citrico e la Betaina costituiscono un solvente eutettico o possono costituire un solvente eutettico in seguito a riscaldamento.
Quando acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina costituiscono un solvente eutettico, essi sono gli unici costituenti della miscela (la miscela consiste di acido citrico e ?-Alanina oppure consiste di acido citrico e Betaina) o essi sono presenti in detta miscela, nelle rispettive proporzioni eutettiche, assieme a una quantit? di acqua fino a circa il 50% in peso sul peso totale della miscela. Invece, quando non costituiscono un solvente eutettico e sono atti a costituire un solvente eutettico dopo riscaldamento, acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina sono presenti in detta miscela, nelle rispettive proporzioni eutettiche, assieme a una quantit? di acqua circa uguale o superiore al 50% in peso sul peso totale della miscela.
In particolare, quando si fa riferimento al fatto che sono atti a costituire un solvente eutettico in seguito a riscaldamento, si fa preferibilmente riferimento al caso in cui i composti sono sciolti in acqua e a causa dell?evaporazione dell?acqua, provocata dal riscaldamento di detta miscela, si assiste alla costituzione di un solvente eutettico.
Preferibilmente detti due o pi? composti sono atti a costituire un solvente eutettico in seguito a riscaldamento effettuato durante detta fase b) di fissazione termica, oppure in seguito a un?apposita fase di riscaldamento o di asciugatura effettuata prima della fase b), ad esempio portando la miscela a una temperatura preferibilmente uguale o superiore a 60?C e per un tempo preferibilmente uguale o superiore a 35 secondi, pi? preferibilmente una temperatura uguale o superiore a 80?C per un tempo uguale o superiore a 40 secondi. Resta inteso che la temperatura e il tempo di riscaldamento possono essere scelti secondo necessit? a seconda della diluizione della miscela e della natura di detti due o pi? composti. .
Preferibilmente detta miscela comprende almeno un agente ausiliario scelto dal gruppo comprendente poliacrilato di sodio, glicole propilenico, addensanti non ionici, addensante a base di tamarindo, estratto di aloe vera.
In un suo secondo aspetto la presente invenzione concerne un prodotto per tintura di fibre tessili chimiche comprendente:
- una miscela includente due o pi? composti che costituiscono un solvente eutettico o che sono atti in seguito a riscaldamento a costituire un solvente eutettico;
- un colorante disperso e/o
- almeno un agente ausiliario scelto dal gruppo comprendente poliacrilato di sodio, glicole propilenico, addensanti non ionici, addensante a base di tamarindo, estratto di aloe vera.
Il suddetto prodotto pu? essere, ad esempio, un inchiostro per stampa ink-jet, un prodotto per trattare le fibre tessili prima che queste siano stampate con la tecnica ink-jet, un inchiostro liquido destinato alla preparazione di una pasta di stampa per stampa tradizionale a quadro o rotativa e/o destinato alla preparazione di un bagno di impregnazione, una pasta di stampa per stampa tradizionale a quadro o rotativa, un prodotto da utilizzare per preparare un bagno di impregnazione.
Preferibilmente il suddetto prodotto comprende acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina.
Infine, la presente invenzione concerne l?uso di una miscela per la tintura di fibre tessili chimiche con colorante disperso che prevede l?impiego di una miscela comprendendo due o pi? composti che costituiscono un solvente eutettico o che sono atti in seguito a riscaldamento a costituire un solvente eutettico.
Breve elenco delle figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno meglio evidenziati dall?esame della seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, illustrate a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:
- la figura 1 ? un grafico di un?analisi termogravimetrica (TGA) condotta su una miscela comprendente, in accordo a forme di attuazione preferite del metodo oggetto della presente invenzione, acido citrico e ?-Alanina o acido citrico e Betaina, in cui il grafico mette in correlazione la massa totale di ciascuna di queste miscele, espressa come percentuale rispetto alla massa iniziale, con la temperatura a cui ? sottoposta la miscela.
- la figura 2 ? un grafico che permette di mettere a confronto le propriet? termiche del poliacrilato di sodio con quelle di una miscela costituita da acido citrico e ?-Alanina che costituiscono un solvente eutettico.
- le figure 3a e 3b sono grafici che mettono in correlazione il tempo con il gradiente di concentrazione di colorante disperso nelle fibre tessili nel contesto di processi termici a trasferimento solido/gas/fibre tessili condotti, nel caso del grafico 3a, in modo tradizionale, nel caso del grafico 3b, impiegando una miscela eutettica secondo quanto previsto nel metodo oggetto della presente invenzione.
- la figura 4 mostra un grafico che indica la distanza Hansen di vari composti rispetto a fibre tessili in poliestere. In particolare, il grafico mette a confronto la distanza di Hansen del colorante disperso, della miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina che costituiscono un solvente eutettico, dell?acqua, del glicole propilenico, dell?acido citrico e della ?-Alanina rispetto alle fibre tessili in poliestere.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
La presente invenzione di riferisce ad un metodo di tintura di fibre tessili chimiche con colorante disperso e ad un prodotto per tintura di fibre tessili chimiche da utilizzare, preferibilmente ma non esclusivamente, nel presente metodo.
In dettaglio il presente metodo comprendente:
a) una fase di stampa sulle fibre tessili o di impregnazione delle fibre tessili con colorante disperso, e
b) una fase di fissazione termica del colorante sulle fibre tessili.
In pratica dopo la fase a), le fibre tessili, sulle quali ? stato applicato un colorante disperso, subiscono una fase di fissazione termica durante la quale le fibre tessili vengono riscaldate.
In accordo con l?invenzione, nel presente metodo la fase di stampa o la fase di impregnazione sono attuate mettendo a contatto il colorante disperso con una miscela comprendente due o pi? composti che costituiscono un solvente eutettico o che sono atti in seguito a riscaldamento a costituire un solvente eutettico.
In particolare i suddetti duo o pi? composti possono essere: acido citrico e ?-Alanina; acido citrico e Betaina; 1,2-propanediolo, colina cloruro e acqua; ?-Alanina, acido citrico e acqua; Betaina, acido citrico e acqua; fruttosio, colina cloruro e acqua; glucosio, colina cloruro e acqua; glucosio, acido citrico e acqua; glicerolo, colina cloruro e acqua, acido lattico e colina cloruro; acido lattico e 1,2-propanediolo; acido lattico, glucosio e acqua; acido lattico, ?-Alanina e acqua; acido malico, sorbitolo e acqua; acido malico, L-serina e acqua; acido malico, colina cloruro e acqua; prolina, acido malonico e acqua; xilitolo, colina cloruro e acqua; xilitolo, acido citrico e acqua.
In particolare, ? preferita una miscela dove un primo composto ? acido citrico e un secondo composto ? ?-Alanina oppure Betaina.
La figura 1 mostra un grafico di un?analisi termogravimetrica (TGA) condotta su una miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina e su una miscela comprendente acido citrico e Betaina.
Nel primo caso la miscela ? composta da 210 g di acido citrico e 89.09 g di ?-Alanina, in modo da creare una miscela di acido citrico e ?-Alanina con un rapporto molare 1:1, nel secondo caso si parte da una miscela comprendente 210 g di acido citrico e 117.08 g di Betaina, in modo da creare una miscela di acido citrico e Betaina con un rapporto molare 1:1.
Dal grafico, che mette in correlazione la massa totale di ciascuna di queste miscele, espressa come percentuale rispetto alla massa iniziale, ossia alla massa prima del riscaldamento, con la temperatura a cui ? sottoposta la miscela, emerge che anche sottoponendo dette miscele a temperature elevate non si assiste a una degradazione significativa dei composti che le compongono.
Ad esempio, a 150?C, la massa totale dei composti che costituiscono ciascuna miscela ? circa il 95% di quella iniziale. Questo aspetto, che sar? ripreso sotto, ? fondamentale ricordando quanto anticipato sopra sulla necessit? di operare una fase di fissazione termica sulle fibre tessili dopo che ? stato applicato il colorante disperso: il fatto che questi composti presentino un?elevata stabilit? termica ? indice del fatto che possono essere impiegati in un metodo di tintura senza che essi si degradino, creando fumi, durante la fase di fissazione.
Le fibre tessili chimiche tinte con il presente metodo possono essere sia fibre tessili artificiali sia fibre tessili sintetiche.
In generale, il presente metodo pu? essere impiegato per tingere fibre artificiali in acetato, o fibre sintetiche come le fibre acriliche, le fibre in poliestere, in poliammide (nylon) o in PET (polietilene tereftalato).
Preferibilmente il presente metodo ? diretto alla tintura di fibre sintetiche in poliestere. Di seguito si far? riferimento alla tintura di fibre tessili in poliestere; quanto descritto in relazione a queste fibre pu? essere esteso per? anche alle altre fibre chimiche sopra menzionate.
Il presente metodo pu? essere applicato a fibre tessili tal quali o nella forma di tessuto o di tessuto non tessuto. In altre parole, il presente metodo pu? essere applicato anche a tessuti compresi i cosiddetti tessuti non tessuti comprendenti le sopramenzionate fibre tessili.
La miscela comprendente i suddetti due o pi? composti viene messa a contatto con il colorante prima che le fibre tessili siano trattate con la miscela stessa o dopo che le fibre tessili sono state trattate con detta miscela.
Ad esempio, quando il metodo ? applicato nel contesto della stampa inkjet, suddetta miscela ? messa a contatto con il colorante dopo che le fibre tessili sono state trattate con detta miscela.
Invece, quanto il metodo ? attuato nel contesto della stampa tradizionale a quadro o rotativa, o nell?ambito dell?impregnazione, la miscela ? messa a contatto con il colorante prima che le fibre tessili siano trattate con la miscela stessa.
Alla luce di questa distinzione, il presente metodo pu? essere attuato in forme differenti, di seguito descritte.
Una prima forma di attuazione del metodo oggetto della presente invenzione riguarda un metodo di tintura di fibre tessili chimiche, preferibilmente in poliestere, che si avvale della tecnica di stampa ink-jet per applicare il colore disperso sulle fibre tessili. In particolare, questa prima forma di attuazione del metodo prevede la preparazione di una miscela comprendente 210 g di acido citrico monoidrato e 89.09 g di ?-Alanina, in modo da creare una miscela di acido citrico e ?-Alanina con un rapporto molare 1:1.
In questa miscela l?acido citrico e la ?-Alanina costituiscono un solvente eutettico e a temperatura ambiente questa miscela si presenta come un solido.
A questa miscela si provvede ad aggiungere 59.846 g di acqua, pari al 20% del peso complessivo della miscela formata.
L?acqua, l?acido citrico e la ?-Alanina cos? miscelati vengono riscaldati a una temperatura compresa tra circa 70?C e circa 75?C e sono mantenuti a una temperatura compresa in questo intervallo fino ad ottenere una soluzione limpida.
Una volta solubilizzati l?acido citrico e la ?-Alanina in acqua, si prelevano 222.3 g della soluzione e si aggiungono 667.7 g di acqua.
In questa soluzione l?acido citrico e la ?-Alanina non costituiscono un solvente eutettico.
Dopo aver miscelato, si possono aggiungere uno o pi? agenti ausiliari. In particolare, si possono aggiungere 50 g di glicole propilenico e 60 g di poliacrilato di sodio. ? preferibile aggiungere il poliacrilato di sodio successivamente al glicole propilenico e dopo aver mescolato adeguatamente la miscela.
In alternativa al poliacrilato di sodio ? possibile utilizzare un addensante a base di tamarindo o un estratto di Aloe Vera.
La miscela cos? preparata viene utilizzata per trattare le fibre tessili prima che su di esse sia applicato il colorante disperso utilizzando una stampante inkjet per fibre tessili. In pratica prima di procedere all?applicazione del colorante si trattano le fibre tessili con tale miscela in cui l?acido citrico e la ?-Alanina non costituiscono un solvente eutettico.
Tale miscela pu? essere preparata nell?attuazione del metodo di tintura qui descritto o pu? essere fornita come prodotto di tintura da utilizzare nelle fasi successive.
In aggiunta a questa prima forma di attuazione del metodo ? pertanto descritto anche un prodotto per tintura di fibre tessili comprendente una soluzione in acqua di acido citrico, ?-Alanina o Betaina e uno o pi? agenti ausiliari.
Tale prodotto ?, in sostanza, un prodotto per trattare le fibre tessili prima che esse siano stampate con la tecnica ink-jet.
Una prima forma di realizzazione di questo prodotto comprende acido citrico monoidrato a circa il 13% in peso, ?-Alanina a circa il 5.6% in peso, agenti adiuvanti al 11% in peso e acqua a raggiungere il 100%.
Una seconda forma di realizzazione di questo prodotto comprende acido citrico monoidrato a circa il 14% in peso, Betaina a circa il 7.8% in peso, agenti adiuvanti al 11% in peso e acqua a raggiungere il 100%.
Tornando al metodo, la miscela come sopra preparata viene immessa in una marnetta di impregnazione, impostando un rapporto di spremitura dei cilindri che permetta un assorbimento del 50%.
Dopo aver opportunamente trattato le fibre tessili con la miscela, queste vengono asciugate in aria calda a una temperatura compresa tra 60?C e 70?C.
Una volta che l?acqua ? evaporata, l?acido citrico e la ?-Alanina sono presenti nelle fibre tessili come un film.
Successivamente si provvede a stampare le fibre tessili precedentemente trattate utilizzando, come sopra anticipato, una stampante ink-jet per fibre tessili. Ad esempio ? possibile impostare la stampa regolando la risoluzione a 600dpi-1200dpi. La stampa ink-jet viene condotta in modo noto, utilizzando uno o pi? inchiostri per stampa ink-jet preparati in modo noto utilizzando coloranti dispersi.
In alternativa, ? possibile utilizzare uno o pi? inchiostri per stampa ink-jet preparati nel seguente modo.
Si prepara una miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina unendo 210 g di acido citrico monoidrato e 89.09 g di ?-Alanina, in modo da creare una miscela di acido citrico e ?-Alanina con un rapporto molare 1:1.
A questa miscela si aggiungono 59.846 g di acqua, pari al 20% del peso complessivo della miscela.
L?acqua, l?acido citrico e la ?-Alanina cos? miscelati vengono riscaldati a una temperatura compresa tra circa 70?C e circa 75?C e sono mantenuti a una temperatura compresa in questo intervallo fino ad ottenere una soluzione limpida.
Si provvedono a prelevare 400 g di una miscela preparata nel modo e con i rapporti molari sopra indicati e ad aggiungervi 300 g di colorante disperso in polvere. ? chiaro che il colorante disperso che viene aggiunto ? scelto in funzione del colore che l?inchiostro deve avere. Il colorante disperso aggiunto pu? avere una granulometria con una densit? di popolazione di particelle comprese tra 80 nm e 1 micron.
Si provvede a impastare il tutto e una volta ottenuta una buona solubilizzazione del colorante disperso vengono aggiunti 50 g di glicole propilenico. Dopo l?aggiunta del glicole propilenico, si provvede a impastare fino al raggiungimento di un?adeguata dissoluzione del colorante in polvere.
Una volta arrivata alla completa dissoluzione, si aggiungono 240 g di acqua e, opzionalmente, si addiziona il tutto con 10 g di poliacrilato di sodio.
In questo modo si ottiene un inchiostro liquido da utilizzare nella preparazione di un inchiostro per stampa ink-jet in cui il colorante disperso ha una concentrazione a circa il 30% in peso.
Per la preparazione di 1000 g d?inchiostro per stampa ink-jet, si prepara, nel modo sopra descritto, una quantit? di inchiostro liquido tra i 50 g e i 150 g e vi si aggiungono: agenti umettanti (come dietilenglicole, polietilenglicole, propilenglicole) in una quantit? tra i 200 g e i 300 g, 20 g di addensante non ionico a base di tamarindo, 10 g di agenti surfattanti, 5 g di regolatori di pH, 100 g di una miscela preparata miscelando 210 g di acido citrico, 89.09 g di ?-Alanina e 59.846 g di acqua, e acqua ad arrivare a 1000 g.
Rispetto all?inchiostro per stampa ink-jet realizzato secondo la tecnica nota, l?inchiostro qui descritto ? per lo pi? preparato avvalendosi di materie prima ecocompatibili.
? da sottolineare che, a prescindere da come viene formulato l?inchiostro, grazie all?impiego della miscela sopra descritta comprendente acido citrico e ?-Alanina, ? possibile utilizzare coloranti dispersi aventi una densit? di popolazione di particelle comprese tra 1 micron e 80 nm invece che utilizzare coloranti dispersi lavorati in modo tale da avere, come accade nell?arte nota, densit? granulometriche nell?intorno di 200-250 nm.
Successivamente alla fase di stampa, le fibre tessili subiscono una fase di asciugatura seguita da una fase di fissazione termica oppure subiscono direttamente una fase di fissazione termica.
La fase di asciugatura pu? essere condotta a 80?C per un intervallo di tempo compreso tra 40 secondi e 50 secondi.
Durante la fase di fissazione termica le fibre tessili sulle quali ? stato stampato il colorante disperso formulato in inchiostro vengono scaldate in aria calda a 155?C per 90 secondi.
Dal grafico mostrato in figura 1 emerge che, a questa temperatura, l?acido citrico e la ?-Alanina risultano poco degradate; infatti a questa temperatura ? presente pi? del 95% della massa di acido citrico e ?-Alanina inizialmente presente.
Dopo la fase di fissazione termica, le fibre tessili subiscono una fase di lavaggio in acqua riscaldata a una temperatura di 70?C-80?C per 5-10 minuti in presenza di un agente ausiliario anti-replicante. Ad esempio ? possibile utilizzare ammina da sego quaternizzata etossilata a una quantit? di 2 g/l.
Infine, si esegue un?ultima fase di asciugatura.
Grazie all?impiego della miscela sopra descritta comprendente acido citrico e ?-Alanina, questo metodo consente, rispetto a un metodo di tintura a stampa ink-jet secondo l?arte nota, di limitare sensibilmente l?utilizzo di poliacrilato di sodio e di attuare le fasi di fissazione termica e di lavaggio in modo pi? vantaggioso, fornendo risultati di tintura di uguale o maggiore qualit? rispetto alle fibre tinte con i metodi tradizionali.
Ad esempio, rispetto a un metodo di tintura mediante stampa ink-jet secondo l?arte nota che prevede di condurre la fase di fissazione termica a 170?C per 120 secondi, il presente metodo consente di condurre la fissazione termica a 155?C per 90 secondi, con una riduzione del 12% della temperatura e del 25% del tempo necessario per far avvenire la fissazione termica. ? chiaro che questo si traduce in un risparmio di tempo o di costi associati al metodo.
Oppure, rispetto a un metodo di tintura a stampa ink-jet secondo l?arte nota, il presente metodo consente di evitare l?impiego di idrosolfito, soda caustica e detergente durante la fase di lavaggio, in modo da non ricorrere a queste sostanze potenzialmente tossiche. Di conseguenza, ? possibile anche evitare la successiva fase di neutralizzazione, condotta secondo l?arte nota a 60?C per 10 minuti, con evidente risparmio di costi e tempi.
Infine, confrontando il risultato finale del metodo di tintura sopra descritto con il risultato di un metodo di tintura a stampa ink-jet secondo l?arte nota, emerge che le fibre tessili tinte con il metodo ink-jet oggetto della presente invenzione presentano una tintura di qualit? maggiore.
Ad esempi, impiegando la miscela sopra descritta, le fibre tessili presentano una pi? alta resa, una maggiore risoluzione, brillantezza, e definizione. Inoltre, a differenza delle fibre tessili tinte seguendo il metodo secondo l?arte nota, le fibre tessili presentano componenti quadricromatici omogenei tra loro.
Inoltre, da una prova effettuata tingendo fibre tessili avvalendosi dei prodotti di tintura impiegati nella tecnica nota e conducendo la fase di fissazione termica a 155?C per 90 secondi, invece che a 170?C per 120 secondi, ? emerso che il risultato di tale processo presenta una resa di colorazione inferiore rispetto al risultato ottenuto con il metodo oggetto della presente invenzione, anche se la fase di fissazione termica ? stata condotta nelle stesse condizioni.
Questo significa che i vantaggi associati a questo metodo sono effettivamente dati dall?impiego della suddetta miscela.
Eseguendo infine una comparazione sulla solidit? allo sfregamento e ai lavaggi condotta secondo le norme UNI EN ISO 105-X12 ? risultato che il metodo qui descritto permette di ottenere una solidit? allo sfregamento e ai lavaggi maggiore.
Una seconda forma di attuazione del metodo oggetto della presente invenzione ? relativa alla tintura di fibre tessili, preferibilmente ma non esclusivamente in poliacrilato, impiegando la tecnica di stampa tradizionale a quadro o rotativa.
Questa forma di attuazione prevede l?iniziale preparazione di una pasta di stampa destinata a essere convogliata in un apposito dispositivo di stampa e poi applicata alle fibre tessili.
La pasta di stampa ? realizzata servendosi un inchiostro liquido preparato con una miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina (prima miscela) o con una miscela comprendente acido citrico e Betaina (seconda miscela).
L?inchiostro liquido preparato con una miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina ? preparato nel seguente modo.
Si provvede a unire 210 g di acido citrico e 89.09 g di ?-Alanina, in modo da creare una miscela di acido citrico e ?-Alanina con un rapporto molare 1:1.
A questa miscela si aggiungono 59.846 g di acqua, pari al 20% del peso complessivo della miscela.
L?acqua, l?acido citrico e la ?-Alanina cos? miscelati vengono riscaldati a una temperatura compresa tra circa 70?C e circa 75?C e sono mantenuti a una temperatura compresa in questo intervallo fino ad ottenere una soluzione limpida.
Si provvede a prelevare 400 g di una miscela preparata nel modo e con i rapporti molari sopra indicati e ad aggiungervi 300 g di colorante disperso in polvere. ? chiaro che il colorante disperso che viene aggiunto ? scelto in funzione del colore che deve avere la pasta di stampa una volta preparata.
Si provvede a impastare il tutto e una volta ottenuta una buona solubilizzazione del colorante disperso vengono aggiunti 50 g di glicole propilenico. Dopo l?aggiunta del glicole propilenico, si provvede a impastare fino alla completa dissoluzione del colorante in polvere.
Una volta arrivata alla completa dissoluzione, si aggiungono 240 g di acqua e, opzionalmente, si addiziona il tutto con 10 g di poliacrilato di sodio.
In questo modo si ottiene un inchiostro liquido in cui il colorante disperso ha una concentrazione al 30% in peso da utilizzare nella preparazione della pasta di stampa. Nell?inchiostro liquido cos? preparato l?acido citrico e la ?-Alanina costituiscono un solvente eutettico, e il colorante disperso risulta solubilizzato nella miscela.
L?inchiostro liquido preparato con una miscela comprendente acido citrico e Betaina ? preparato in modo analogo a come descritto per l?inchiostro liquido comprendente acido citrico e ?-Alanina.
Le differenze sono le seguenti. Innanzitutto si parte da una miscela comprendente 210 g di acido citrico e 117.08 g di Betaina, in modo da creare una miscela di acido citrico e Betaina con un rapporto molare 1:1, e successivamente si aggiungono alla miscela 65.44 g di acqua, pari al 20% del peso complessivo della miscela. Inoltre, dopo aver aggiunto il colorante disperso, invece che 10 g di poliacrilato di sodio, si pu? opzionalmente aggiungere 10 g di un antimigrante a carattere non ionico a base di tamarindo o un estratto di Aloe Vera.
L?inchiostro sopra descritto costituisce un secondo prodotto di tintura, da impiegare nella preparazione della pasta di stampa.
In una prima forma di realizzazione, il suddetto inchiostro comprende: acido citrico al 28% in peso, ?-Alanina al 12% in peso, colorante in polvere al 30% in peso, agenti ausiliari al 6% in peso (ad esempio glicole propilenico al 5% e un agente antimigrante al 1% rispetto al peso totale dell?inchiostro) ed acqua ad arrivare al 100%.
In una seconda forma di realizzazione, il suddetto inchiostro comprende: acido citrico al 26% in peso, Betaina al 14% in peso, colorante in polvere al 30% in peso, agenti ausiliari al 6% in peso (ad esempio glicole propilenico al 5% e un agente antimigrante al 1% rispetto al peso totale dell?inchiostro) ed acqua ad arrivare al 100%.
? chiaro che, a seconda della gamma cromatica della tintura che si vuole ottenere, ? necessario preparare inchiostri differenti utilizzando differenti coloranti dispersi.
Avvalendosi di un inchiostro liquido preparato secondo la ricetta descritta sopra si provvede a preparare una pasta di stampa nella seguente modalit?.
Si prelevano 100 g di inchiostro liquido preparato come descritto sopra, e se:
- esso ? stato preparato utilizzando una miscela composta da acido citrico e ?-Alanina, si aggiungono all?inchiostro liquido 100 g di una miscela preparata miscelando 210 g di acido citrico monoidrato e 89.09 g di ?-Alanina e aggiungendo 59.846 g di acqua, pari al 20% del peso complessivo della miscela (l?acqua, l?acido citrico e la ?-Alanina cos? miscelati vengono riscaldati a una temperatura di circa 70?C-75?C e mantenuti a una temperatura compresa in questo intervallo sino ad ottenere una soluzione limpida).
- se esso ? stato preparato utilizzando una miscela composta da acido citrico e Betaina, si aggiungono all?inchiostro liquido 100 g di una miscela preparata miscelando 210 g di acido citrico monoidrato e 117.08 g di Betaina e aggiungendo alla miscela 59.846 g di acqua, pari al 20% del peso complessivo della miscela (l?acqua, l?acido citrico e la Betaina cos? miscelati vengono riscaldati a una temperatura di circa 70?C-75?C e mantenuti a una temperatura compresa in questo intervallo sino ad ottenere una soluzione limpida).
Dopo questo passaggio vengono ulteriormente aggiunti 50 g di agente addensante non ionico a base di tamarindo e 750 g di acqua.
Nella pasta di stampa l?acido citrico e la ?-Alanina o l?acido citrico e la Betaina non costituiscono un solvente eutettico e il colorante disperso risulta solubilizzato nella pasta di stampa stessa.
In una prima forma di realizzazione, la suddetta pasta di stampa comprende: acido citrico a circa 8.6% in peso, ?-Alanina a circa 3.7% in peso, colorante disperso al 3% in peso, agenti ausiliari a circa il 5.5% in peso ed acqua ad arrivare al 100%.
In una seconda forma di realizzazione, la suddetta pasta di stampa comprende: acido citrico a circa 8% in peso, Betaina a circa 4.4% in peso, colorante disperso al 3% in peso, agenti ausiliari a circa 5.5% in peso ed acqua ad arrivare al 100%.
La pasta di stampa cos? preparata viene impiegata nel processo di stampa rotativa o a quadro. La pasta di stampa ? pertanto un ulteriore prodotto impiegato per la tintura di fibre tessili.
La stampa a quadro o rotativa ? condotta in modo noto.
? chiaro che dovranno essere preparate e impiegate paste di stampa di colore diversi a seconda dei colori impiegati.
Successivamente alla stampa, si pu? eseguire una fase di asciugatura o si provvede direttamente a sottoporre le fibre tessili a una fase di fissazione termica condotta a 155?C per 90 secondi, nel caso in cui si utilizzi una miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina, o condotta a 170?C per 90 secondi, nel caso in cui si utilizzi una miscela comprendente acido citrico e Betaina.
Dal grafico mostrato in figura 1 emerge che, a questa temperatura, l?acido citrico e la ?-Alanina o l?acido citrico e la Betaina risultano poco degradate; infatti a 155?C e a 170?C ? presente pi? del 95% della massa totale di acido citrico e ?-Alanina e rispettivamente di acido citrico e Betaina inizialmente presenti.
Dopo la fase di fissazione termica, le fibre tessili subiscono una fase di lavaggio in acqua riscaldata a una temperatura di 70?C-80?C per 15 minuti in presenza di un agente ausiliario anti-replicante. Ad esempio ? possibile utilizzare ammina da sego quaternizzata etossilata a una quantit? di 2 g/l.
Grazie all?impiego della miscela sopra descritta comprendente acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina, questo metodo consente, rispetto a un metodo di tintura a stampa rotativa o a quadro secondo l?arte nota, di limitare sensibilmente l?utilizzo di poliacrilato di sodio nella preparazione della pasta di stampa e di attuare le fasi di fissazione termica e di lavaggio in modo vantaggioso, ottenendo prodotti tinti di uguale o maggiore qualit? rispetto a quelli ottenuti in modo noto.
Ad esempio, rispetto a un metodo di tintura secondo l?arte nota che prevede di condurre la fase di fissazione termica con calore a secco a 210?C per 30-60 secondi, il presente metodo consente di condurre la fissazione termica a 155?C per 90 secondi, con una riduzione del 26% della temperatura necessaria per far avvenire la fissazione termica, oppure a 170?C per 90 secondi, con riduzione del 20% della temperatura necessaria per far avvenire la fissazione termica. ? chiaro che questo si traduce in un risparmio di costi associati al metodo di tintura.
Oppure, rispetto a un metodo di tintura secondo l?arte nota, il presente metodo consente di evitare l?impiego di idrosolfito, soda caustica e detergente durante la fase di lavaggio, in modo da non ricorrere a queste sostanze potenzialmente tossiche, e di non effettuare la relativa fase di neutralizzazione, condotta tradizionalmente a 60?C per 10 minuti, con evidente risparmio di costi e tempi.
Infine, confrontando il risultato finale del metodo di tintura sopra descritto con il risultato di un analogo metodo di tintura secondo l?arte nota, emerge che le fibre tessili tinte con il metodo secondo l?arte nota presentano una tintura di qualit? inferiore.
Ad esempi, impiegando la miscela sopra descritta, le fibre tessili presentano una pi? alta resa, una maggiore risoluzione, brillantezza e definizione. Inoltre, a differenza delle fibre tessili tinte con il metodo secondo l?arte nota, le fibre tessili presentano componenti quadricromatici omogenei tra loro.
Una variante della forma di attuazione del metodo sopra descritta, prevede di condurre la fase di fissazione termica tramite vaporizzo HT.
In questa variante la pasta di stampa viene realizzata partendo dall?inchiostro liquido preparato e formulato come descritto sopra. Anche la pasta di stampa ? preparata in maniera analoga a quanto sopra presentato con la differenza che vengono aggiunti 500 g di estratto di aloe vera, invece che 50 g di addensante a base di tamarindo, e 300 g di acqua invece che 750 g di acqua.
In particolare, la suddetta pasta di stampa pu? comprendere: acido citrico a circa 8% in peso, Betaina a circa 4.4% in peso, colorante disperso al 3% in peso, agenti ausiliari a circa 50.5% in peso ed acqua ad arrivare al 100%.
La fase di stampa ? condotta in modo noto, secondo la tecnica della stampa rotativa o a quadro.
La fase di fissazione termica ? condotta tramite vaporizzo HT a 172?C per 5 minuti.
Grazie all?impiego della miscela sopra descritta comprendente acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina, questo metodo consente, rispetto a un analogo metodo di tintura secondo l?arte nota, di conseguire notevoli vantaggi derivanti dalle fasi di fissazione termica e di lavaggio.
Ad esempio, rispetto a un analogo metodo di tintura secondo l?arte nota che prevede di condurre la fase di fissazione termica tramite vaporizzo HT a 180?C per 15 minuti, il presente metodo consente di condurre la fissazione termica tramite vaporizzo HT a 172?C per 5 minuti, con una riduzione del 4% della temperatura e del 66% del tempo necessari per far avvenire la fissazione termica. ? chiaro che questo si traduce in un risparmio di costi associati al metodo di tintura.
Oppure, rispetto a un analogo metodo di tintura secondo l?arte nota, il presente metodo consente di evitare l?impiego di idrosolfito, soda caustica e detergente durante la fase di lavaggio, in modo da non ricorrere a queste sostanze potenzialmente tossiche, e di non effettuare la relativa fase di neutralizzazione, condotta tradizionalmente a 60?C per 15 minuti e scarico a 40?C con evidente risparmio di costi e tempi.
Una terza forma di realizzazione del metodo oggetto della presente invenzione ? relativa alla tintura di fibre tessili, preferibilmente ma non esclusivamente in poliacrilato, impiegando la tecnica di tintura a impregnazione.
Tale forma di realizzazione prevede la preparazione di un bagno di impregnazione che deve risultare compatibile con il pH acido e che deve possedere un carattere non ionico.
Il bagno di impregnazione ? preparato miscelando 100 g di inchiostro liquido preparato come sopra descritto in riferimento alla pasta di stampa, 20 g di addensante non ionico a base di tamarindo, 780 g di acqua e 100 g di una miscela preparata miscelando 210 g di acido citrico monoidrato, 89.09 g di ?-Alanina e 59.846 g di acqua, oppure preparata miscelando 210 g di acido citrico monoidrato, 117.08 g di Betaina e aggiungendo 59.846 g di acqua.
In una prima forma di realizzazione, il suddetto bagno di impregnazione comprende: acido citrico a circa 8.6% in peso, ?-Alanina a circa 3.7% in peso, colorante disperso al 3% in peso, agenti ausiliari a circa il 2.5% in peso ed acqua ad arrivare al 100%.
In una seconda forma di realizzazione, il suddetto bagno di impregnazione comprende: acido citrico circa 8% in peso, Betaina circa 4.4% in peso, colorante disperso circa 3% in peso, agenti ausiliari circa 2.5% in peso ed acqua ad arrivare al 100%.
Una volta che le fibre tessili sono impregnate con questa miscela, esse vengono sottoposte a una fase di fissazione termica.
I vantaggi sopra descritti con riferimento alle forme di attuazione del metodo, sono ottenuti grazie all?impiego della suddetta miscela con la quale il colorante disperso viene messo a contatto.
In particolare, durante la stampa ink-jet, il colorante disperso formulato come inchiostro liquido per stampa ink-jet, viene messo a contatto con la miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina durante la fase di stampa. In questo contesto la miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina costituisce un solvente eutettico e quando l?inchiostro ink-jet viene applicato alle fibre tessili trattate con questa miscela, il colorante disperso contenuto nell?inchiostro viene solubilizzato nella miscela eutettica presente sulle fibre tessili.
Durante la stampa tradizionale rotativa o a quadro, il colorante disperso ? messo in contatto con la miscela comprendente acido citrico e ?-Alanina o comprendente acido citrico e Betaina prima della fase di stampa sulle fibre tessili, e in particolare durante la preparazione dell?inchiostro liquido e durante la preparazione della pasta di stampa destinata a essere applicata sulle fibre tessili.
Nella pasta di stampa l?acido citrico e la ?-Alanina o l?acido citrico e la Betaina non costituiscono un solvente eutettico, nonostante ci? il colorante disperso risulta solubilizzato nella pasta di stampa stessa.
Quanto descritto per la stampa tradizionale si pu? estendere all?impregnazione e, in particolare, al bagno di impregnazione realizzato come sopra descritto.
In pratica, indipendentemente dalla tecnica applicativa utilizzata, la miscela eutettica comprendente acido citrico e ?-Alanina o acido citrico e Betaina risulta particolarmente efficace nel solubilizzare il colorante disperso. Si rileva che il colorante disperso risulta solubilizzato nella miscela anche dopo diluizione della miscela stessa.
In sostanza, a differenza degli agenti ausiliari impiegati tradizionalmente, come l?acido citrico o il glicole propilenico, che sono in grado di disperdere in acqua il colorante disperso, tale miscela ? invece in grado di solubilizzare in acqua il colorante disperso.
Grazie a questa capacit? di solubilizzare il colorante disperso, viene limitata significativamente la quantit? di colorante disperso che durante il processo di tintura non viene assorbito dalle fibre tessili, rendendo quindi non necessario eseguire un lavaggio in ambiente fortemente basico e riducente delle fibre tessili tinte, come accade nei metodi secondo la tecnica nota.
Per questo, l?impiego di detta miscela consente di eliminare l?impiego di sostanze pericolose e inquinanti dalla fase di lavaggio e di eliminare la corrispondente fase di neutralizzazione tradizionalmente condotta successivamente a quella di lavaggio, con evidenti vantaggi in termini di sostenibilit? ambientale, durata del processo e relativi costi.
Inoltre, quando la miscela costituisce un solvente eutettico, essa permette di favorire il meccanismo di diffusione del colorante disperso nelle fibre tessili.
Considerando una miscela preparata sciogliendo 210 g di acido citrico monoidrato e 89.09 g di ?-Alanina in 59.846 g di acqua o sciogliendo 210 g di acido citrico monoidrato e 117.08 g di Betaina in 65.44 g di acqua si sono eseguite le seguenti prove.
Nella valutazione dei parametri di solubilit? di Hansen dell?acetone, del tetracloroetene e di detta miscela rispetto al colorante disperso, emerge che detta miscela presenta un?elevata capacit? di sciogliere il colorante disperso rispetto all?acetone e al tetracloroetene. Infatti il solvente eutettico ha una distanza secondo i parametri di Hansen, rispetto al colorante disperso, di 3.67 mentre l?acetone e il tetracloroetilene, rispettivamente di 9.77 e 9.15.
Confrontando invece i parametri di solubilit? di Hansen dell?acetone, del tetracloroetene e di detta miscela rispetto alle fibre tessili in poliestere, emerge che detta miscela presenta una distanza secondo i parametri di Hansen di 5.60 rispetto alle fibre tessili in poliestere. Tale distanza indica un?affinit? della miscela rispetto al poliestere che ? intermedia tra l?acetone, il quale presenta una distanza di 5.24, e il tetracloroetene, che presenta una distanza di 8.08.
Le distanze sono state calcolate usando la seguente formula:
In pratica, la miscela presenta dei parametri di solubilit? che permettono, da un lato, di impiegarla per solubilizzare i coloranti dispersi, e dall?altro lato, di impiegarla nei processi di tintura delle fibre tessili perch? non in grado di scioglierle.
I vantaggi sopra descritti in riferimento alla fase di fissazione termica sono raggiunti, tra le altre cose, verosimilmente anche dal fatto che la miscela eutettica presenta valori di conduttivit? termica e di diffusibilit? termica pi? alti di quelli degli agenti ausiliari tradizionali, e una capacit? termica inferiore rispetto agli agenti ausiliari tradizionali.
Ad esempio, la capacit? termica della miscela composta esclusivamente da acido citrico e ?-Alanina, calcolata su una massa totale di 299.23 g composta da acido citrico al 70.23% e ?-Alanina al 29.77%, risulta di 1144.58 J/K.
Oppure, la capacit? termica della miscela descritta sopra addizionata con glicole propilenico risulta essere 1203.04 J/K. Questa miscela presenta una massa totale di 314.23 g ed ? composta da acido citrico (210.14 g), presente al 66.87%, ?-Alanina (89.09 g) presente al 28.35% e glicole propilenico (15 g) presente al 4.77%.
Oppure la capacit? termica della miscela descritta sopra addizionata con glicole propilenico e sodio poliacrilato risulta essere 1253.33 J/K. Questa miscela presenta una massa totale di 319.63g ed ? composta da acido citrico (210.14 g), presente al 65.74%, ?-Alanina (89.09 g) presente al 27.87%, glicole propilenico (15 g) presente al 4.69% e poliacrilato di sodio (5.4 g) presente al 1.6%.
Tali valori sono sensibilmente inferiori alla capacit? termica del poliacrilato di sodio, che risulta essere di 5852 J/K.
I valori di capacit? termica sopra indicati sono stati calcolati in modo noto tenendo conto del fatto che la capacit? termica ? data dal prodotto tra il "calore specifico per unit? di massa" e la massa del campione di sostanza.
Il fatto che la miscela impiegata, anche addizionata con agenti ausiliari, presenti una capacit? termica inferiore a quella del poliacrilato indica che l?impiego di suddetta miscela in un metodo di tintura permette di raggiungere una temperatura prestabilita fornendo meno energia di quella che sarebbe necessario fornire utilizzando il poliacrilato di sodio.
Per quanto riguarda i parametri di conducibilit? e diffusivit? termica, la miscela composta da acido citrico e ?-Alanina presenta valori pi? alti rispetto a quelli del poliacrilato di sodio, solitamente impiegato nei metodi di tintura secondo l?arte nota.
La comparazione tra questa miscela e il poliacrilato di sodio ? stata condotta tramite una simulazione eseguita con il simulatore Comsol multiphysic. Tale simulazione prevede l?impiego simulato di sonde di rivelazione termica presenti alla fonte di calore (aria), sulla matrice (miscela o poliacrilato) e sulla fibra tessile in poliestere.
Il grafico in figura 2 mostra i valori dell?andamento della temperatura in funzione del tempo impiegando una miscela di acido citrico/?-Alanina e una miscela costituita da poliacrilato di sodio.
Per la comparazione sono state impiegate scale logaritmiche o sono state utilizzate curve normalizzate.
Da questa prova si evince che la miscela eutettica mostra un fattore velocit? con il quale la miscela incrementa la temperatura del poliestere pari a 1.8.
Inoltre, nel contesto dei processi termici a trasferimento solido/gas/fibre tessili l?impiego della presente miscela, consente di ottenere un gradiente di concentrazione di colorante maggiore tra la fase vapore e la superficie delle fibre tessili rispetto a un metodo secondo la tecnica nota.
Questo perch? il vapore di colorante che raggiunge la superficie della fibra tessile, e l'assorbimento molecolare ? regolato dalla formula
?0= RT ln Cf / Cg
In questa formula ?0 ? l'affinit? standard (variazione di energia libera) del colorante con la fibra alla temperatura T, R ? la costante di legge del gas ideale, T ? la temperatura, Cf ? la concentrazione del colorante sulle fibre tessili, Cg ? la concentrazione del vapore colorante e il rapporto Cf / Cg = K ? il coefficiente di ripartizione.
Dal momento che il rapporto Cf/Cg coincide con il coefficiente di ripartizione, utilizzando la miscela eutettica, si ottiene che tra la fase vapore e la superficie delle fibre tessili si sviluppa un gradiente di concentrazione di colorante maggiore rispetto ad un sistema in assenza della miscela eutettica. Nei metodi secondo la tecnica nota si raggiungerebbero tali valori a temperature pi? alte. Inoltre, poich? la diffusione delle molecole di colorante dalla superficie all'interno delle fibre tessili (Df) inizia non appena viene stabilito il gradiente di concentrazione del colorante, impiegando la suddetta miscela si raggiunge in minor tempo, rispetto a un metodo noto, a parit? di condizioni termiche, tale condizione. E dato che anche il valore Df viene aumentato in un sistema eutettico, anche la velocit? con cui le molecole di colorante si diffondono attraverso le catene polimeriche aumenta, stabilendo ulteriormente un guadagno in termini di tempo ma anche di temperatura, avremo cio? una maggiore concentrazione di colorante disperso nelle fibre tessili rispetto a un metodo noto a parit? di condizioni termiche.
Questo emerge dal confronto tra il grafico in figura 3a, che mostra la quantit? di colorante disperso nelle fibre tessili utilizzando un metodo noto di tintura, e il grafico in figura 3b, che mostra la quantit? di colorante disperso nelle fibre tessili impiegando la suddetta miscela in accordo alla presente invenzione.
Inoltre, dal calcolo del grado di penetrazione nella sezione delle fibre tessili in poliestere si evince che la miscela costituita da acido citrico e ?-Alanina penetra nella fibra tessile 2.08 volte di pi? del poliacrilato di sodio.
Il grado di penetrazione pu? essere calcolato tramite la formula D=k at in cui D ? la profondit? di penetrazione, K ? la costante, ?a? ? la diffusivit? termica e ?t? il tempo.
La diffusivit? termica di suddetta miscela ? 0.297 mm<2>/s mentre quella del poliacrilato di sodio ? 0.068 mm<2>/s.
Pertanto, a parit? di tempo e valore di costante K, la profondit? di penetrazione della miscela eutettica ? maggiore di 2.08 di quella del poliacrilato di sodio.
Inoltre, la miscela eutettica presenta un valore di conduttivit? termica maggiore rispetto a quella del sodio poliacrilato, ossia di 0.484 W/m*K rispetto a 0.398 W/m*K (1.2 volte maggiore).
Inoltre, ? emerso che tale miscela aumenta di 3.35 volte pi? velocemente la temperatura rispetto al poliacrilato di sodio, a parit? di superficie ed energia erogata
Infine, quando il metodo preve l?impiego di una miscela comprendente i suddetti composti che non costituiscono un solvente eutettico esso permette, in un primo momento, di favorire la ripartizione del colorante disperso nelle fibre, e in un secondo momento, dopo il riscaldamento, di favorire la diffusione del colorante disperso nelle fibre tessili.
Questo pu? essere apprezzato con l?ausilio del grafico mostrato in figura 4, dalla quale emerge che, quando la miscela comprende acqua, colorante disperso, acido citrico e ?-Alanina che non costituiscono un solvente eutettico, l?affinit? del colorante disperso per le fibre tessili in poliestere ? maggiore dell?affinit? dell?acqua, dell?acido citrico e della ?-Alanina: questo favorisce il meccanismo di ripartizione del colorante disperso nelle fibre tessili.
Quando invece, in seguito al riscaldamento della miscela, si assiste alla formazione di una miscela in cui l?acido citrico e la ?-Alanina costituiscono un solvente eutettico, l?affinit? del colorante disperso rispetto alle fibre tessili ? simile a quella della miscela stessa: questo favorisce il meccanismo di diffusione del colorante disperso nelle fibre tessili. Da questo grafico emerge anche che l?affinit? per il colorante disperso della miscela in cui l?acido citrico e la ?-Alanina costituiscono un solvente eutettico ? maggiore dell?affinit? per il colorante disperso dell?acqua, dell?acido citrico e della ?-Alanina che non costituiscono un solvente eutettico.
Tali valori di affinit? sono stati calcolati con la seguente formula:
e utilizzando come valori quelli riportati nella seguente tabella:
Questo cambiamento dell?affinit? della miscela rispetto alle fibre tessili si verifica quando si effettua la fase di fissazione termica dopo che, nel contesto della stampa tradizionale, viene applicata la pasta di stampa sulle fibre tessili, o dopo che si effettua l?impregnazione delle fibre tessili.
Il fatto di mettere a contatto le fibre tessili con un colorante disperso, inizialmente, in una miscela in cui i suddetti composti non costituiscono una miscela eutettica e, successivamente, in una miscela in cui i suddetti composti costituiscono una miscela eutettica, permette di ottenere un migliore risultato di tintura perch? si ottengono fibre tessili con una maggior quantit? di colorante disperso al loro interno (grazie alla maggiore ripartizione) e con colorante disperso penetrato pi? in profondit? (grazie alla maggior diffusione).
Alla presente invenzione, nelle forme di realizzazione illustrate e descritte, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, un tecnico del ramo potr? apportare numerose variazioni e modifiche, tutte per altro comprese nell?ambito di protezione dell?invenzione come definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI
1. Metodo di tintura di fibre tessili chimiche con colorante disperso comprendente:
a) una fase di stampa sulle fibre tessili o di impregnazione delle fibre tessili con colorante disperso, e
b) una fase di fissazione termica del colorante sulle fibre tessili, caratterizzato dal fatto che
detta fase di stampa o detta fase di impregnazione ? attuata mettendo a contatto detto colorante disperso con una miscela comprendente due o pi? composti che costituiscono un solvente eutettico o che sono atti in seguito a riscaldamento a costituire un solvente eutettico.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1 comprendente, successivamente a detta fase di fissazione termica, una fase c) di lavaggio con acqua in assenza di idrosolfito e soda caustica, preferibilmente in presenza di un agente antireplicante.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta fase di fissazione termica ? condotta scaldando dette fibre tessili in assenza di vapore ad una temperatura compresa tra circa 140?C e circa 170?C, preferibilmente tra circa 150?C e circa 160?C.
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui detta fase di fissazione termica ? condotta per un tempo compreso tra circa 80 secondi e 100 secondi.
5. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta fase di fissazione termica ? condotta scaldando dette fibre tessili in presenza di vapore ad una temperatura compresa tra circa 170?C e circa 175?C, preferibilmente ad una temperatura pari a circa 172?C, in cui detta fase di fissazione termica ? preferibilmente condotta per un tempo compreso tra circa 4,5 minuti e circa 5,5 minuti.
6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti due composti sono acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina.
7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui detti due o pi? composti sono: 1,2-propanediolo, colina cloruro, acqua, oppure ?-Alanina, acido citrico, acqua, oppure Betaina, acido citrico, acqua, oppure fruttosio, colina cloruro, acqua, oppure glucosio, colina cloruro, acqua, oppure glucosio, acido citrico, acqua, oppure glicerolo, colina cloruro, acqua, oppure acido lattico, colina cloruro, oppure acido lattico, 1,2-propanediolo, oppure acido lattico, glucosio, acqua, oppure acido lattico, ?-Alanina, acqua, oppure acido malico, sorbitolo, acqua, oppure acido malico, L-serina, acqua, oppure acido malico, colina cloruro, acqua, oppure prolina, acido malonico, acqua, oppure xilitolo, colina cloruro, acqua, oppure xilitolo, acido citrico, acqua.
8. Metodo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui:
- detta miscela consiste di detti due o pi? composti, o comprende detti due o pi? composti presenti, nelle rispettive proporzioni eutettiche, assieme a una quantit? di acqua fino a circa il 50% in peso sul peso totale della miscela, detti due o pi? composti costituendo un solvente eutettico;
- detta miscela comprende detti due o pi? composti presenti in detta miscela, nelle rispettive proporzioni eutettiche, assieme a una quantit? di acqua circa uguale o superiore al 50% in peso sul peso totale della miscela, detti due o pi? composti essendo atti a costituire un solvente eutettico in seguito a riscaldamento.
9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta miscela ? una miscela acquosa, detti due o pi? composti essendo atti a costituire detto solvente eutettico in seguito a riscaldamento ed evaporazione dell?acqua, detto riscaldamento essendo preferibilmente effettuato durante detta fase b) di fissazione termica.
10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta miscela comprende almeno un agente ausiliario scelto dal gruppo comprendente poliacrilato di sodio, glicole propilenico, addensanti non ionici, addensante a base di tamarindo, estratto di aloe vera.
11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase di stampa comprende:
trattare dette fibre tessili con detta miscela e successivamente applicare detto colorante disperso a dette fibre tessili trattate tramite stampaggio ink-jet.
12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-10, in cui in detta fase di stampa o di impregnazione detto colorante disperso ? messo a contatto con detta miscela antecedentemente alla messa in contatto di dette fibre tessili con detto colorante disperso.
13. Prodotto per tintura di fibre tessili chimiche comprendente una miscela includente due o pi? composti, un colorante disperso e/o almeno un agente ausiliario scelto dal gruppo comprendente poliacrilato di sodio, glicole propilenico, addensanti non ionici, addensante a base di tamarindo, estratto di aloe vera, umettanti, surfattanti in cui detti due o pi? composti costituiscono un solvente eutettico o sono atti in seguito a riscaldamento a costituire un solvente eutettico.
14. Prodotto secondo la rivendicazione 13, in cui detti due composti sono acido citrico e ?-Alanina oppure acido citrico e Betaina.
15. Uso di una miscela per la tintura di fibre tessili chimiche con colorante disperso, detta miscela almeno comprendendo due o pi? composti che costituiscono un solvente eutettico o che sono atti in seguito a riscaldamento a costituire un solvente eutettico.
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