Studio sul sistema di atomizzazione a spruzzo idraulico come nuova risorsa

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 21814 (2022) Citare questo articolo

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Questo studio introduce il sistema di atomizzazione a spruzzo idraulico (HS) come nuovo metodo di tintura-finitura continuo efficiente in termini di risorse per i tessuti di lana. Qui, il tessuto di lana è stato tinto e rifinito utilizzando coloranti e finissaggi commerciali attraverso il metodo HS in una o due fasi. I risultati ottenuti dall'analisi dell'intensità del colore (K/S), della differenza di colore (ΔECMC) e della solidità del colore hanno presentato l'apprensione del metodo HS nella tintura del tessuto di lana con GSM e coloranti diversi. Le prestazioni di finissaggio del tessuto di lana sono state misurate attraverso l'analisi dell'angolo di contatto con l'acqua. L'analisi mostra che le prestazioni di finitura del metodo HS sono state sostanziali per raggiungere un angolo di contatto con l'acqua fino a 145° pur mantenendo un'elevata solidità al lavaggio e all'abrasione. Tra il metodo HS a una fase e quello a due fasi, il metodo a una fase ha mostrato prestazioni migliori con un’elevata efficienza delle risorse rispetto al metodo a due fasi. I risultati dell’analisi statistica non mostrano alcun significato statistico del peso del tessuto, del tipo di coloranti e delle finiture rispetto alle prestazioni del nuovo metodo HS, che è cruciale per l’implementazione industriale su scala reale e il potenziamento di questo processo. I risultati di questo rapporto sono di grande importanza in quanto presentano un’alternativa più ecologica ai metodi convenzionali di tintura e finitura dei tessuti di lana.

L'atomizzazione è essenzialmente il processo di conversione del liquido sfuso in piccole gocce. È un'interruzione dell'influenza consolidante della tensione superficiale causata dall'azione di forze interne ed esterne. L'atomizzazione a spruzzo è la trasformazione di un liquido in uno spruzzo di particelle fini1. Questo processo è ampiamente utilizzato quando si distribuisce materiale su un'area controllata in vari campi grazie all'elevato controllo sul processo, alla bassa generazione di rifiuti e al facile processo operativo. L'irrorazione è il mezzo di applicazione dei pesticidi più utilizzato per il controllo dei parassiti in agricoltura e silvicoltura2. Recentemente, la tecnologia di spruzzatura idraulica ha attirato l'attenzione di molti ricercatori nel campo della funzionalizzazione dei tessili grazie alla fattibilità, alla sostenibilità e ai vantaggi economici3,4,5. Li, Arumugam et al. (2020) hanno riportato una cella solare organica completamente rivestita a spruzzo fabbricata direttamente su un tessuto di cotone poliestere standard6. Samanta e Bordes (2020) hanno proposto un metodo di preparazione di tessuti conduttivi mediante rivestimento a spruzzo di dispersioni di grafene a base acquosa7. Sadanandan, Bacon et al. (2020) hanno riferito che il rivestimento a spruzzo di grafene su tessuti tessili sta emergendo come una delle tecniche più promettenti per superare i limiti delle strutture irregolari e grossolane dei tessuti tessili8. Il rivestimento a spruzzo è un potenziale processo per realizzare pellicole più sottili sui tessuti. Sulla base di ciò, la tecnologia spray può essere un'alternativa riconosciuta al rivestimento a rotazione e al processo di deposizione senza contatto rispetto, ad esempio, alla serigrafia. Il rivestimento a spruzzo beneficia inoltre di una gamma più ampia di parametri reologici accettabili rispetto alla stampa digitale, che limita strettamente queste proprietà.

Il sistema di atomizzazione a spruzzo idraulico è un processo continuo che spruzza il materiale desiderato nel tessuto in grandi quantità attraverso un atomizzatore9. In questo sistema non è più necessario predisporre grandi depositi di prodotti chimici. Oltre a ciò, durante la lavorazione, non vi sono interazioni fisiche e chimiche (come avviene nei metodi convenzionali) che tutelino le caratteristiche intrinseche del materiale trattato10. Inoltre, il processo riduce lo scarico dei rifiuti poiché non sono necessarie/meno sostanze chimiche rispetto ai metodi convenzionali, il che si traduce in una riduzione del consumo di energia e di altre risorse nei successivi processi di gestione/trattamento dei rifiuti11,12.

Allo stato attuale, gli aspetti di sostenibilità in termini di processi produttivi rappresentano una seria preoccupazione nelle industrie di lavorazione tessile a livello globale. Tra le molte sfide dei processi tessili convenzionali, l’insensibilità alle risorse, la produzione di rifiuti e il consumo di acqua dolce sono quelle più cruciali che necessitano di una soluzione solida e immediata. Da molti anni sono stati introdotti diversi metodi avanzati come la tintura con ammoniaca liquida13, la tintura con fluido supercritico14, la tintura con agenti reticolanti15, la tintura con schiuma16 e la tintura basata su nanoparticelle17 e così via18, ma la maggior parte di queste tecnologie non ha lasciato l'ambiente di laboratorio a causa della mancanza di interesse da parte della comunità imprenditoriale interessata in quanto questi processi comportano e/o comportano inconvenienti legati a costi di installazione, bassa polarità, processo batch a bassa capacità, layout verticale, distribuzione del fluido non omogenea, accumulo di sostanze chimiche, processo operativo inaffidabile, ecc.14,19, 20.