ITMI20011619A1 - Procedimento per la preparazione di materiali in fibra acrilica idrorepellenti - Google Patents

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Description

"Procedimento per la preparazione di materiali in fibra acrilica idrorepellenti "
Descrizione
La presente invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di materiali in fibra acrilica idrorepellenti e loro impiego per la produzione di manufatti per esterno.
Le fibre acriliche hanno assunto in questi ultimi anni un crescente interesse commerciale per la preparazione di manufatti per esterno, come coperture o schermature solari, dovuto, in parte, all'eccezionale resistenza alle radiazioni solari .
Infatti, mentre altre fibre come ad esempio quelle da polipropilene, cotone, poliestere, ecc., subiscono un forte decadimento nella tenacità dopo pochi mesi di esposizione alla luce, la fibra acrilica resta inalterata e mantiene quasi totalmente la tenacità iniziale dopo diversi anni di esposizione .
I materiali in fibra acrilica, prima di essere utilizzati per la produzione di manufatti per esterno, vengono resi impermeabili all'acqua mediante un trattamento di resinatura con composti fluorurati reattivi e con composti polimerizzabili a base di urea formaldeide o di poliuretani.
In tale procedimento il materiale deve essere prima lavato con acqua calda per rimuovere gli additivi, oli e lubrificanti (finish) presenti sulla superficie della fibra che, altrimenti, impedirebbero la formazione di un film continuo durante il trattamento di impermeabilizzazione, con conseguente penalizzazione della capacità di tenuta al passaggio dell'acqua.
Nelle fibre acriliche prodotte con processo ad umido la quasi totalità del finish si trova all'interno della fibra per cui sarebbe sufficiente rimuovere il solo finish superficiale per ottenere una buona adesione della resina impermeabilizzante alla fibra. Tuttavia per essere sicuri di rimuovere completamente il finish superficiale occorre utilizzare notevoli quantitativi di acqua per arrivare a valori di estraibili totali inferiori allo 0,15%.
In conclusione, questo procedimento soffre di sostanziali svantaggi derivanti dalla necessità di operare con grossi volumi di acqua e reagenti (tensioattivi, antischiuma, ecc.) ed un notevole consumo di energia necessaria per riscaldare l'acqua ma, soprattutto, con notevoli problemi di impatto ambientale .
Infatti, l'acqua impiegata per il lavaggio estrae dalla fibra la quasi totalità degli additivi utilizzati per renderla lavorabile in filatura tessile ed in tessitura. L'acqua estrae anche quantità di pigmenti, ponderalmente trascurabili, ma con elevato impatto visivo sui reflui.
Inoltre, tale procedimento non consente di ottenere materiali con proprietà di buon drappeggio, richiesto per alcune applicazioni, se non a scapito del livello di idrorepellenza.
E' stato ora trovato che l'impiego di un trattamento al Plasma nella pulizia di materiali in fibra acrilica consente di superare gli inconvenienti della tecnica nota sopra discussi .
Tale trattamento, infatti, permette la pulizia della sola superficie della fibra, senza la necessità quindi di rimuovere la quasi totalità del finish applicato alla fibra, consentendo così una perfetta impermeabilizzazione del materiale trattato.
In accordo con ciò, costituisce uno scopo della presente invenzione un procedimento per la preparazione di materiali in fibra acrilica idrorepellenti che comprende:
(a) un primo stadio nel quale il materiale acrilico è sottoposto ad un trattamento al Plasma in presenza di un gas reattivo od una miscela di questo con un gas nobile; ed (b) un secondo stadio nel quale il materiale ottenuto nello stadio (a) è sottoposto ad un trattamento di impermeabilizzazione mediante (i) resinatura tradizionale o (ii) con Plasma generato in presenza di composti fluorurati.
I materiali in fibra acrilica possono essere greggi oppure tinti con pigmenti opportunamente selezionati che consentono di mantenere inalterate la resistenza meccanica e la brillantezza originale dei colori.
Con altezza della colonna d'acqua, determinata secondo il metodo UNI 5122, si misura il grado di impermeabilizzazione o di resistenza al passaggio dell'acqua di un tessuto.
Per certe applicazioni, quali le tende per esterno e per la copertura di barche, il valore di colonna d'acqua deve essere superiore a 25 cm. Tale valore è ottenibile solo se gli additivi di finissaggio (finish) vengono rimossi fino a valori di estraibili inferiori allo 0,15% in peso rispetto alla fibra.
La quantità di finish residuo su fibra viene misurato per estrazione con alcool etilico in soxhelet a ricadere per tre ore usando un rapporto alcol/fibra di 20:1 e determinando il residuo dopo evaporazione dell'alcool in stufa a ventilazione a 60°C per 12 ore.
Si è visto, infatti, che se il livello di finish residuo sulla fibra è superiore a 0,15 % il valore della colonna d'acqua ottenibile è inferiore a 25 cm fino a valori prossimi a zero in funzione della quantità di finish rimasto sulla fibra. Ciò conferma che il finish residuo impedisce una perfetta adesione della resina impermeabilizzante alla fibra con conseguente possibilità per l'acqua di passare attraverso il manufatto.
Il trattamento tramite tecnologia al Plasma consente la pulizia della sola superficie della fibra, senza la necessità quindi di rimuovere la quasi totalità del finish applicato alla fibra, permettendo una perfetta adesione della resina impermeabilizzante con ottenimento di valori di colonna d'acqua superiori a 25 cm.
Il trattamento al Plasma viene effettuato su materiali perfettamente asciutti, così come escono da telaio, e non richiede alcun uso di acqua per la rimozione del finish.
Nello stadio (a) del procedimento della presente invenzione il gas reattivo è preferibilmente ossigeno.
Preferibilmente si utilizza una miscela Ossigeno/Argon con un rapporto molare tra i due compreso tra 10:5 e 10:1. La reazione viene condotta ad una pressione residua compresa tra 50 e 150 mtorr, ad una temperatura compresa tra 40 e 70 °C e la potenza applicata è compresa tra 500 e 2000 watt.
Nello stadio (b) del procedimento della presente invenzione l 'impermeabilizzazione può essere condotta secondo tecniche tradizionali.
In particolare il materiale in fibra acrilica è sottoposto ad un trattamento di impregnazione per immersione del manufatto in un bagno comprendente composti fluorurati reattivi disponibili in commercio, come ad esempio FC<R >251 (3M), Oleophobol<R >(Ciba), resine urea/formaldeide, ad esempio Kaurit<R >S della BASF, oltre ad altri ausiliari per migliorare la dispersione dei componenti, catalizzatori di polimerizzazione, ecc., con successiva polimerizzazione ed essiccamento in un forno in grado di arrivare ad una temperatura di 160 -180°C.
Secondo una ulteriore forma di realizzazione, l'impermeabilizzazione può essere condotta con Plasma generato in presenza di composti fluorurati (ii).
Esempi di composti fluorurati vengono scelti tra esafluorobutadiene, esafluoro propilene, CF4, CF6, ecc.
Preferibilmente si utilizza esafluoro propilene.
La reazione viene condotta ad una pressione residua di 50 ÷ 100 mtorr, ad una temperatura di 50 ÷ 80 °C, ad una potenza applicata di 1500 ÷ 2500 watt e con un tempo di permanenza di 3 minuti.
Operando come sopra riportato si ottiene un materiale in fibra acrilica idrorepellente in grado di mantenere il drappeggio e la morbidezza iniziale, diversamente dai manufatti trattati con le tecniche di resinatura tradizionali.
Un altro vantaggio del "coating" idrorepellente fatto tramite Plasma è l'assenza di bleeding dei pigmenti anche con manufatti non lavati. Di solito, infatti, quando si vuol mantenere un buon drappeggio, nell'impiego dei manufatti per ombrelloni da sole, per sedie a sdraio da spiaggia o per arredamento per giardino, viene fatto sulla tenda almeno un lavaggio con acqua per rimuovere i pigmenti asportabili dal finish ed evitare lo sporcamento delle parti chiare del tes-suto da parte dei pigmenti estratti dalle parti scure del tessuto dall'acqua meteorica.
Il trattamento al Plasma con composti fluorurati impedi-sce la penetrazione dell'acqua all'interno della fibra e quindi l'estrazione di pigmenti.
Il trattamento al plasma nello stadio (a) e (b-ii) del processo secondo la presente invenzione può essere condotto utilizzando delle apparecchiature disponibili in commercio. Una macchina per il trattamento al plasma in continuo di manufatti tessili è ad esempio illustrata nel brevetto USA 4,457,145.
Materiali in fibra acrilica ottenuti con il procedimento della presente invenzione possono trovare una utilizzazione nella produzione di ombrelloni da sole, copertura barche, copertura di auto decappottabili, sedie per mare o giardino, tende da sole, ecc.
I seguenti esempi, che hanno l'unico scopo di descrivere in maggior dettaglio la presente invenzione, non devono in alcun modo essere interpretati come una limitazione agli scopi della stessa.
Esempi 1-6
Il materiale in fibra acrilica è stato sottoposto ad un trattamento con plasma in atmosfera di una miscela Argon e Ossigeno (rapporto molare 10:1), per tempi diversi (3, 5 e 10 minuti).
Come confronto sono stati preparati tre campioni dei quali: due sono stati sottoposti al tradizionale processo di lavaggio in acqua (B, C) e l'altro non è stato trattato (A).
Successivamente tutti i campioni sono stati trattati con 11 sistema di impermeabilizzazione tradizionale consistente nell' impregnazione del tessuto in un bagno contenente: acido acetico (60%) 2 ml/1, una resina melamminica Lyofix<R >(MLF) 8 ml/1, un catalizzatore Knittex ZH a base di Zn C128 ml/l, una emulsione di fluoropolimeri Oleophobol<R >S (Ciba). Dopo immersione il tessuto è stato spremuto tra due rulli e successivamente trattato termicamente ad una temperatura di 170°C per consentire sia la rimozione dell'acqua che la polimerizzazione .
I campioni sono stai sottoposti a test di usura meccanica tramite Martindale (metodo ISO 1297 a 2000 cicli). In nessun caso si è notato un effetto significativo dell'usura sulla colonna d'acqua.
Tabella 1
Dai dati riportati in tabella si possono notare i diversi livelli di estraibili richiesti per le due tecniche di pulizia per ottenere valori di altezza di colonna d'acqua accettabili (> 28 cm). Nel processo di trattamento al plasma è sufficiente rimuovere solo il finish sulla superficie della fibra per consentire una adesione perfetta della resina del trattamento impermeabilizzante tradizionale.
Esempio 7
Impermeabilizzazione di un tessuto in fibra acrilica tramite "coating" al plasma con composti fluorurati.
Il campione E dell'esempio precedente, dopo pulizia al plasma, è stato trattato nella medesima apparecchiatura con gas plasma di esafluoro propilene per 3 minuti a 70°C, con una potenza di 2000 watt. I risultati sono riportati nella tabella 2.
Tabella 2
I manufatti trattati con questa modalità conservano la morbidezza ed il drappeggio iniziale.

Claims (11)

  1. Rivendicazioni 1. Procedimento per la preparazione di materiali in fibra acrilica idrorepellenti che comprende: (a) un primo stadio nel quale il materiale è sottoposto ad un trattamento al Plasma in presenza di un gas reattivo od una miscela di questo con un gas nobile; (b) un secondo stadio nel quale il materiale ottenuto nello stadio (a) è sottoposto ad un trattamento di impermeabilizzazione mediante (i) resinatura o (ii) con Plasma generato in presenza di composti fluorurati.
  2. 2. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (a) la miscela gas reattivo/gas nobile ha un rapporto molare compreso tra 10:5 e 10:1.
  3. 3 . Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (a) il gas reattivo è O2.
  4. 4. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (a) il gas nobile è Argon.
  5. 5. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (a) il trattamento è condotto ad una temperatura compresa tra 40 e 70°C e per un tempo compreso tra 2 e 5 minuti .
  6. 6. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove il trattamento di resinatura è condotto per immersione del materiale in fibra acrilica in un bagno comprendente composti fluorurati reattivi, resine urea/formaldeide, ed altri ausiliari per migliorare la dispersione dei componenti in presenza di un catalizzatore di polimeriz-zazione, e successiva polimerizzazione ed essiccamento in un forno in grado di arrivare ad una temperatura com-presa tra 160 e 180°C.
  7. 7. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (ii) i composti fluorurati vengono scelti tra esafluoro butadiene, esafluoro propilene, CF4 , C2F6.
  8. 8. Il procedimento secondo la rivendicazione 7, dove il composto fluorurato è esafluoro propilene.
  9. 9. Il materiale in fibra acrilica idrorepellente ottenuto con il procedimento secondo le rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato da un'altezza della colonna superiore a 28 cm.
  10. 10. Il materiale in fibra acrilica idrorepellente secondo la rivendicazione 9 utile nella preparazione di coperture o schermature solari .
  11. 11. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove il materiale in fibra acrilica può essere greggio o pigmentato .
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