Znaczenie surfaktantów w przemyśle włókienniczo – tekstylnym

Budowa surfaktantów

Surfaktanty należą do grupy środków powierzchniowo czynnych, a swoją nazwę zawdzięczają specyficznym cechom i różnorodnym funkcjom. Cząsteczka surfaktantu aktywnie dopasowuje się do polarnej natury powierzchni faz, w które zostaje wprowadzona. Opisane zjawisko wynika z jej budowy – dwóch końców połączonych wiązaniem kowalencyjnym:

– polarnej części hydrofilowej, która odpowiada za interakcje molekularne z cząsteczkami wody;

– części hydrofobowej o niskiej polarności – przyciągany do cząsteczek organicznych.

Za przykład grup niepolarnych przyjmuje się długie łańcuchy węglowodorowe oraz alkiloaromatyczne.

Surfaktanty mogą występować w postaci jonowej, amfoterycznej lub niejonowej. Anionowe środki powierzchniowo czynne formują ujemny ładunek na końcu swojej polarnej części. Są najczęściej występującym rodzajem wykorzystywanym w produkcji komercyjnej (np. alkilobenzenosulfoniany. Analogicznie – kationowe cząsteczki posiadają dodatni ładunek, a amfoteryczne– dodatni i ujemny jednocześnie. Kolejną, bardzo ważną grupę stanowią środki niejonowe zawierające kowalencyjnie, związane tlenowo grupy hydrofilowe. Surfaktanty to bardzo różnorodna grupa produktów, które znajdują zastosowanie praktycznie w każdej branży przemysłowej.

Funkcjonalność surfaktantów we włókiennictwie

Związki powierzchniowo czynne w branży włókienniczej działają głównie jako:

– detergenty,

– antystatyki,

– środki wyrównujące,

– dyspergatory,

– emulgatory,

– środki zwilżające.

Często jeden surfaktant wykazuje kilka wartościowych cech i może być wykorzystany różnorodnie w zależności od zastosowania.

Detergenty

Detergentami nazywamy zwyczajowo rozcieńczone roztwory środków powierzchniowo czynnych o przeznaczeniu myjącym, usuwającym zabrudzenia i właściwościach powiązanych. Skuteczny detergent powinien wykazywać następujące cechy: dobre właściwości zwilżające, zdolność usuwania zabrudzeń oraz umiejętność do rozpuszczania lub rozpraszania usuniętego brudu i zapobiegania jego ponownemu osadzaniu się na czyszczonej powierzchni. Wykorzystuje się je w mokrym przetwórstwie włókienniczym do zastosowań związanych z:

– praniem i czyszczeniem włókien; wśród polecanych środków myjących znajdują się między innymi estry fosforowe – np. produkty z serii EXOfos^®;

– usuwaniem oleju,  a także klejonki z tkanin pozostałej po wstępnym procesie obróbki. W tym przypadku wysoką efektywność wykazują produkty z serii ROKAnol^® np. ROKAnol^®IT7. Z kolei właściwości zapobiegające powstawaniu plam można uzyskać stosując ROKAfenol D8 – etoksylowany dodecylofenol.

Środki zwilżające

Włókna tekstylne w nieprzetworzonej formie nie chłoną wody. Wykorzystanie środków zwilżających obniża hydrofobowość materiału, a tym samym ułatwia przenikanie wody lub chemikaliów. Umożliwia również przetwarzanie na mokro poprzez zmniejszanie napięcia powierzchniowego włókna. Jest to szczególnie istotne przy obróbce części włókien naturalnych, takich jak bawełna, len lub jedwab, ponieważ w kontakcie z wodą tracą część swojej wytrzymałości. Poprawa mokrej siły włókien ma integralne znaczenie w produkcji ubrań i tekstyliów technicznych. Niektóre z surfaktantów np. seria ROKAnol LP zapewniają doskonałe zwilżenie, wykorzystywane do użytku w branży włókienniczej (np. ROKAnol LP2024W/95).

Emulgatory

Znaczna większość powierzchniowo czynnych środków pomocniczych, stosowanych w procesach obróbki włókienniczej, posiada postać emulsji. By zapewnić ich odpowiednie działanie, wykorzystuje się środki emulgujące. Ważne by emulgatory włókiennicze posiadały odpowiednie właściwości:

– nadawały kroplom oczekiwany potencjał elektryczny;

– szybko adsorbowały się wokół rozproszonych kropel w postaci nieprzywierającej błony zapobiegającej koalescencji;

– były stabilne i nietoksyczne;

– zwiększały lepkość emulsji;

– były kompatybilne z innymi składnikami.

Środki pomocnicze modyfikują ostateczny wygląd tkaniny, zmiękczają ją lub poprawiają jej właściwości. Wykańczanie tekstyliów służy osiągnięciu pożądanych efektów i może mieć walory estetyczne lub użytkowe – szczególnie w specjalistycznych branżach. Wśród przykładów dodatków można znaleźć między innymi: zmiękczacze do tekstyliów, środki konserwacyjne, syntetyczne smary, emulsje do sitodruku, środki matujące, oleje emulsyjne,  nabłyszczacze czy dodatki do krochmalu.

Szeroką gamę surfaktantów o właściwościach emulgujących oferuje GRUPA PCC – producent i dystrybutor produktów i formulacji chemicznych dla przemysłu, w tym również dla włókiennictwa.

Środki wyrównujące, przenośniki, egalizatory

Środki wyrównujące to związki chemiczne stosowane w przetwarzaniu tekstyliów w celu poprawy równomierności i konsystencji wchłaniania barwnika lub pigmentu na tkaninie. Pomagają uzyskać jednolite zabarwienie materiału lub nadruk, zmniejszając różnicę w absorpcji barwnika bądź pigmentu między różnymi obszarami tkaniny. Dodatkowo zwiększają gładkość powierzchni, ograniczają migrację koloru na tkaninie oraz zapewniają trwałość zabarwienia, czyniąc je odpornym na blaknięcie lub zmywanie. Egalizatory znajdują zastosowanie również w garbarstwie, np. w garbowaniu chromowym. Często wykazują dodatkowe działanie dyspergujące utrzymując rozpuszczalność barwnika dyspersyjnego w wodzie, rozbijania jego cząstek, umożliwiając wykorzystanie pigmentów proszkowych. W procesach barwienia świetnie sprawdzi się propozycja od Grupy PCC – Dyspergator NNOC E. Surfaktant ten charakteryzuje powinowactwo do pigmentów organicznych i nieorganicznych, dzięki czemu stanowi skuteczny środek dyspergujący i egalizujący.

Antystatyki

Tkaniny wykonane z syntetycznych włókien hydrofobowych, takich jak poliester, poliakryl lub poliamid wykazują tendencję do generowania ładunków elektrostatycznych, co skutkuje przyleganiem materiału i powoduje wiele problemów podczas przetwarzania materiałów tekstylnych np. produkcji przędzy. Włókna naturalne mogą elektryzować się w warunkach o niskiej wilgotności np. podczas zimy. Ładunek powoduje niepożądaną siłę przyczepności i wynikającą z tego szorstkość. Surfaktanty usuwają niepożądane efekty tego zjawiska w procesie obróbki antystatycznej, której efekt może być tymczasowy lub trwały. EXOstat W to środek o bardzo dobrych właściwościach antyelektrostatycznych. Oprócz tego jest także skutecznym zmiękczaczem oraz wykazuje zastosowanie poślizgowe wobec surowców w stanie naturalnym jak i poddanych procesom barwienia lub drukowania.

Inne zastosowania surfaktantów w włókienniczym cyklu produkcyjnym

Proces obróbki tekstyliów przebiega w wielu etapach. Na drodze produkcji pojawiają się różne wymagania. Ze względu na stosowanie na dużą skalę środków pomocniczych, podczas barwienia i wykańczania tekstyliów na mokro wytwarzana jest duża ilość piany, co zmniejsza zdolność produkcyjną, utrudnia pracę i wpływa negatywnie na jakość. Rozwiązaniem tego problemu są m.in. środki niskopienne, zapobiegające gwałtownemu i nadmiernemu wzrostowi piany. Właściwości odpieniające często występują jako jedna z wielu cech surfaktantów – obok zwilżających czy emulgujących. Przykładem jest skondensowana mieszanina niejonowych surfaktantów o szerokim spektrum cech – EXOdet W, która może być wykorzystana jako skuteczny środek niskopienny w przemyśle tekstylnym. Oprócz tego sprawdza się np. jako detergent. Podobne zastosowanie wykazuje też specjalistyczny preparat oparty na kationowych i niejonowych związkach powierzchniowo czynnych – Roksol AZR.

Istotną częścią prawidłowego przebiegu procesów włókienniczych są dedykowane sprzęty, które muszą być zadbane i czyste. W przypadku mycia maszyn przemysłowych świetnie sprawdzą się surfaktanty, które odgrywają kluczową rolę w rozpuszczaniu brudu, emulgacji tłuszczów i olejów oraz usunięciu ich z powierzchni. Dobór odpowiednich środków myjących wpływa na jakość przyszłych cyklów obróbki włókienniczo-tekstylnej oraz konserwację maszyn i urządzeń produkcyjnych. Warto zatem postawić na polecane preparaty, takie jak Rokanole IT, dostępne w ofercie Grupy PCC, które przeznaczone są do profesjonalnego czyszczenia przemysłowego.

Grupy związków chemicznych, a ich właściwości

W branży włókienniczej stosuje się różne grupy surfaktantów, w zależności od pożądanego efektu. Za jedną z najczęściej wykorzystywanych grup związków uchodzą etoksylaty. Odznaczają się szerokim spektrum właściwości i zastosowań przy zachowaniu wysokiej specyficzności działania. Wśród etoksylatów wyróżniamy następujące grupy:

• Etoksylaty alkoholi tłuszczowych stanowią ważny czynnik w przemyśle tekstylnym. Główną ich funkcją jest emulgowanie. Stosowane są również do czyszczenia, a także wyrównywania barwników oraz jako środki zwilżające.
• Etoksylaty kwasów tłuszczowych służą jako emulgatory, zmiękczacze wody, środki zwilżające i środki do barwienia przędzy.
• Etoksylaty amin tłuszczowych stanowią dobry emulgator olejów i dyspergator barwników. Działają jako lubrykanty do włókien, a także jako środki kolorujące.

Grupa PCC jest producentem również innych surfaktantów wykorzystywanych w branży, między innymi: alkilobenzenosulfonianów, estrów fosforowych, sorbitanowych, sulfobursztynianów, związków czwartorzędowych czy betain.

Wykorzystanie surfaktantów do branży tekstylnej otwiera wiele możliwości i potencjalnych korzyści. Ich  właściwości pozwalają na zastosowanie w niemal wszystkich etapach produkcji, min. podczas:

– obróbki wstępnej, w tym: opalaniu, odklejaniu, merceryzacji, bieleniu, karbonizacji, praniu wstępnym, stabilizacji;

– smarowania – ważnym podczas przędzenia, sznurowania i tkania jako środki poślizgowe i zmiękczające;

– barwienia oraz drukowania;

– procesów wykończeniowych – nadawaniu specyficznych cech materiałom – np. zmiękczaniu, antystatyce.

Światowy rynek tekstylny napędzany jest przez progres technologiczny i technologie cyfrowe. Dodatkowo jest on bardzo ściśle powiązany z modą i jej trendami. Projektanci i producenci tekstyliów muszą szybko reagować na zmieniające się preferencje i styl życia konsumentów, co prowadzi do ciągłej ewolucji w produkcji i wzornictwie. Fakt ten determinuje również ogromne zapotrzebowanie na środki powierzchniowo czynne, których zastosowanie stanowi ogromny potencjał do poprawy wydajności procesów produkcyjnych, jakości produktów oraz wpływu na środowisko. Zachęcamy do zapoznania się z pełną ofertą Grupy PCC, w której dostępne są wysokiej klasy surfaktanty dla branży włókienniczo-tekstylnej.