نرم‌کننده‎‌های سیلیکونی در صنعت نساجی: انواع روش‌های تست

 

دنیای نرم‌کننده‌های سیلیکونی

در فرآیندهای کلیدی تولید منسوجات مانند پخت، رنگرزی و تکمیل، پارچه‌ها تحت تأثیر عوامل شیمیایی و فیزیکی متعددی قرار می‌گیرند که می‌تواند کیفیت زیردست نهایی را تحت تاثیر قرار دهد. برای اطمینان از لطافت و نرمی مطلوب پارچه، استفاده از مواد نرم‌کننده از اهمیت بالایی برخوردار است. در این میان، نرم‌کننده‌های سیلیکونی به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، جایگاه ویژه‌ای در صنعت نساجی یافته‌اند.

این ترکیبات، با بهره‌گیری از انعطاف‌پذیری زنجیره‌های پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسانی و پیوندهای پایدار Si–O–Si، قادرند نرمی فوق‌العاده و زیردستی ابریشمی به منسوجات ببخشند. با این حال، انتخاب درست نرم‌کننده سیلیکونی، نقشی تعیین‌کننده در خواص نهایی پارچه دارد؛ از جمله تأثیر بر آویزش (Drape)، نرمی و انعطاف‌پذیری، اصطکاک سطحی، خاصیت آب‌دوستی یا آب‌گریزی، دوخت‌پذیری و…. نکته حائز اهمیت این است که این نرم‌کننده‌ها نباید تأثیر نامطلوبی بر شید رنگ و ثبات‌های رنگی پارچه (شست‌وشویی، سایشی و تصعیدی) داشته باشند.

طبقه‌بندی نسل‌های نرم‌کننده‌های سیلیکونی:

به‌طور کلی، نرم‌کننده‌های سیلیکونی در چهار نسل اصلی طبقه‌بندی می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند:

    نسل اول: این نسل، فاقد گروه‌های واکنش‌پذیر بوده و قادر به ایجاد پیوند با الیاف نیست. کاربرد اصلی آن در روغن‌های ریسندگی و افزایش عمق رنگ خلاصه می‌شود و خاصیت نرم‌کنندگی محدودی ارائه می‌دهد.

    نسل دوم: با دارا بودن گروه‌های آمین در زنجیره‌های جانبی، این نسل می‌تواند پیوندهای هیدروژنی قوی با الیاف برقرار کند. نرمی عالی، ثبات شست‌وشویی مناسب و خاصیت هیدروفوبی از مزایای آن است، اما خطر زردشدگی پارچه را افزایش می‌دهد.

    نسل سوم: این ترکیبات آبدوست هستند، اما به دلیل حجم زیاد شاخه‌های جانبی، نرمی کمتری ایجاد می‌کنند. خاصیت آنتی‌استاتیکی بهبودیافته از ویژگی‌های برجسته این نسل محسوب می‌شود.

    نسل چهارم: در این نسل، گروه‌های هیدروفیل مستقیماً به زنجیره سیلوکسان متصل شده‌اند. این نسل، هم نرمی و هم آبدوستی را همزمان فراهم کرده و موجب کاهش خطر زردشدگی و لکه‌گذاری شده، ضمن اینکه پایداری بالاتری در امولسیون‌ها دارد.

جهت مطالعه بیشتر درباره انواع ساختار نرم‌کن‌ها کلیک کنید.

 

برای ارزیابی دقیق کیفیت و عملکرد این مواد پرمصرف، انجام تست‌های کنترل کیفیت (QC) ضروری است. این تست‌ها به ما کمک می‌کنند تا از انطباق ماده با نیازهای تولیدی اطمینان حاصل کنیم و از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری نماییم. در ادامه، مهم‌ترین تست‌ها را برای ارزیابی نرم‌کننده‌های سیلیکونی شرح می‌دهیم:

 

1- تست زیر دست نرم‏کننده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ بر روی پارچه

هدف : بررسی میزان تأثیر نرم‌کننده بر حس لامسه و کیفیت زیردست پارچه

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

• پارچه رنگرزی شده از جنس پنبه‌ای و پلی استر
• ماده نرم‌کننده
• استیک اسید
• بشر و همزن آزمایشگاهی
• کاغذ pH یا pH متر
• آون آزمایشگاهی
• دستگاه فولارد یا جت آزمایشگاهی

 

• آماده‌سازی محلول: ابتدا محلول 20 گرم بر لیتر از نرم‌کننده تهیه کرده و pH آن را با استفاده از استیک‌اسید در محدوده 5 تا 5/5 تنظیم کنید.
• اجرای عملیات: نمونه پارچه را خیس کرده و در محلول قرار دهید، سپس با کمک فولارد آزمایشگاهی با پیک آپ 70-60% فولارد کنید. در آخر نمونه پارچه را در دمای C° 175 در آون خشک کنید.
• نتیجه‌گیری: برای ارزیابی این تست، ویژگی‌هایی مثل نرمی و انعطاف‌پذیری، سر بودن و صابونی بودن، حجیم و پفکی بودن، الاستیسیته، خاصیت کشسانی و ابریشمی بودن در پارچه را به‌صورت حسی و با لمس توسط جامعه آماری منتخب (کارشناسان) بررسی و جمع‌بندی کنید.

نکته:

برای بررسی عملکرد نرم‌کننده، با توجه به نوع ماده و میزان مصرف درج‌شده در بروشور، از یکی از دو روش فولارد یا رمق‌کشی استفاده می‌شود. این آزمایش را می‌توان روی انواع پارچه مانند گردباف، تاری-پودی، حوله‌ای و پولیشی انجام داد.

 

2- تست ثبات نرم‏کننده در برابر زردی حرارتی

هدف: ارزیابی تأثیر نرم‌کننده بر زردشدگی پارچه ناشی از تغییرات حرارتی در ساختار نرم‌کن

 

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

• پارچه پنبه‌ای سفیدگری شده
• نرم‏کننده
• دستگاه فولارد آزمایشگاهی
• دستگاه آون
• دستگاه اسپکتوفتومتر(در صورت امکان)

 

روش انجام تست:

 

• آماده‌سازی محلول: ابتدا محلول 30 گرم بر لیتر از نرم‌کننده تهیه کرده و pH آن را تنظیم کنید.
• اجرای عملیات: نمونه پارچه که از قبل سفیدگری شده را پس از آغشته کردن در محلول، فولارد کنید و به مدت 10 دقیقه در دمای C° 180 در آون قرار دهید تا خشک شود. سپس میزان سفیدی پارچه را با دستگاه اسپکتروفتومتر انعکاسی (اندیس سفیدی) یا به صورت بصری ارزیابی کنید.
• محاسبات: برای بررسی تاثیر دما بر روی میزان سفیدی نمونه­ها، اندیس سفیدی CIE اندازه گیری می‌شود. در این روش میزان انعکاس نور در نمونه پارچه با استفاده از اسپکتروفتومتر دیتا کالر اندازه گیری شده و اندیس سفیدی توسط دستگاه با استفاده از رابطه اندیس سفیدی و فرمول زیر محاسبه می‌شود.

 

3- تست پایداری نرم‌کننده در شرایط گوناگون محیطی با تغییرات دما

هدف:  بررسی پایداری نرم‌کننده در محیط‌های اسیدی، قلیایی، الکترولیتی و در حضور سختی کلسیم.

 

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

• ماده نرم‌کننده
• سود (NaOH)
• اسید استیک
• سولفات سدیم یا کلرید سدیم
• محلول 25/0 مولار CaCl₂.2H₂O
• بشر آزمایشگاهی
• ترمومتر یا دماسنج
• قطره چکان یا پیپت آزمایشگاهی
• pH متر
• ترازو آزمایشگاهی

 

 

روش انجام تست:

الف) پایداری در برابر pH:

1. آماده سازی نمونه: دو محلول با غلظت ۳۰ گرم بر لیتر از نرم‌کننده در بشر آزمایشگاهی تهیه کنید.
2. تنظیم   :pH مقدار pH محلول اول را با استیک‌اسید در محدوده ۴ تا ۵ (شرایط اسیدی) و pH محلول دوم را با استفاده از سود در محدوده ۹ تا ۱۰ (شرایط قلیایی) تنظیم کنید.
3. ارزیابی: پایداری ظاهری محلول‌ها را ابتدا در دمای محیط و سپس با افزایش تدریجی دما تا نقطه جوش بررسی و تغییرات را ثبت کنید.

ب) پایداری در برابر الکترولیت‌ها:

1. آماده سازی نمونه: ۳۰ گرم بر لیتر از نمک سدیم‌سولفات یا سدیم‌کلرید به محلول نرم‌کننده با غلظت ۳۰ گرم بر لیتر اضافه کنید.
2. تنظیم  pH: آن را در محدوده ۴ تا ۵ ثابت نگه دارید.
3. ارزیابی: پایداری محلول را از دمای محیط تا نقطه جوش ارزیابی و ثبت کنید.

ج) پایداری در برابر سختی کلسیم:

1. آماده سازی نمونه: به محلول نرم‌کننده با غلظت ۳۰ گرم بر لیتر، ۵ سی‌سی از محلول کلرید کلسیم ۰.۲۵ مولار اضافه کنید (این مقدار سختی آبی معادل ۲۵۰ ppm ایجاد می‌کند).
2. تنظیم pH: آن را در محدوده ۴ تا ۵ ثابت نگه دارید.
3. ارزیابی: تغییرات محلول را با افزایش تدریجی دما بررسی و ثبت کنید.

طرز تهیه محلول‌:

• محلول 25/0 مولار CaCl₂.2H₂O: مقدار 36.5 گرم از CaCl₂.2H₂O را در 1000 میلی لیتر آب مقطر حل نمایید.

نتیجه‌گیری:

نقطه شکست پایداری (Unstability Point) زمانی است که روغن سیلیکون از امولسیفایر جدا شده و به‌صورت لکه‌های روغنی بر سطح آب یا دیواره ظرف تجمع پیدا می‌کند. ثبت دقیق این دما و شرایط pH، مرز پایداری استفاده از نرم‌کننده مورد نظر را مشخص می‌کند.

 

4- تست اثر نرم‌کننده بر میزان نگهداری آب

هدف : ارزیابی تأثیر نرم‌کننده بر قابلیت جذب و نگهداری آب در حوله.

استاندارد: ASTM D4772

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

• نمونه حوله
• قطره چکان
• بورت آزمایشگاهی یا دستگاه مطابق استاندارد
• کرنومتر

 

روش انجام تست:

 

• آماده‌سازی پارچه: ابتدا عملیات نرم‌کن زنی را برروی پارچه ‌حوله‌ای انجام داده و خشک کنید.
• اجرای عملیات: حوله را روی ‍یک سطح صاف قرار دهید. مقدار مشخصی آب را با استفاده از بورت یا قطره چکان با سرعت و ارتفاع ثابت (مثلا یک سانتی متر) روی نمونه حوله ریخته و زمان سپری شده تا خروج اولین قطره از زیر نمونه حوله را ثبت کنید.
• نتیجه‌گیری: زمان ثبت شده میزان نگهداری جذب توسط نرم‎کننده مصرفی را نشان می دهد. هرچه حجم آب مصرفی برای عبور از پارچه بیشتر باشد، نشان‌دهنده توانایی بالاتر نرم‌کننده در حفظ خاصیت آب‌دوستی و نگهداری آب در بافت است.

نکته:

برای دقت بالاتر، می‌توان از دستگاه‌های استاندارد (مطابق تصویر زیر) استفاده کرد. در این روش، قطرات آب با فاصله ثابت از انتهای دستگاه بر روی نمونه (که در قاب گلدوزی نصب شده) می‌ریزند. در این حالت، به محض خروج اولین قطره از زیر پارچه، حجم آب مصرفی از بورت گزارش می‌شود. 

5- تست اثر نرم‌کننده بر میزان جذب آب

هدف : بررسی تأثیر نرم‌کننده بر میزان آب‌دوستی (هیدروفیلی) پارچه یا حوله.

استاندارد: ISIRI 727

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

 

• نمونه حوله و پارچه
• ظرف آزمایشگاهی
• کرنومتر

 

 

روش انجام تست:  

 

• آماده‌سازی نمونه: عملیات نرم‌کن‌زنی را بر روی حوله یا پارچه مورد نظر انجام داده، پس از خشک شدن کامل، نمونه‌ها را به ابعاد 10×10 سانتی‌متر برش دهید.
• اجرای عملیات: نمونه‌های برش‌خورده را در ظرف حاوی ۱ لیتر آب (در دمای محیط) قرار دهید. زمان لازم برای خیس شدن و غوطه‌وری کامل نمونه را ثبت کنید.
• نتیجه‌گیری: هرچه زمان غوطه‌ور شدن کوتاه‌تر باشد، نشان‌دهنده‌ی خاصیت هیدروفیلی بالاتر در اثر استفاده از نرم‎کننده بر روی کالا می‌‌باشد.

 

 

سخن آخر:

در صنعت نساجی، دستیابی به نرمی ایده‌آل و اطمینان از عملکرد بی‌نقص نرم‌کننده‌های سیلیکونی، ریشه در شناخت و کنترل دقیق کیفیت این محصولات دارد. ما در این راهنمای جامع، تلاش کردیم تا شما را با اصول کلیدی ارزیابی نرم‌کننده‌ها، از پایداری شیمیایی تا خواص هیدروفیلیک، آشنا کنیم.

اجرای این تست‌های تخصصی مواد تعاونی نساجی در واحد صنعتی شما، گامی اساسی در جهت تضمین کیفیت محصولات و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید است. ما در کهن تاج کیمیا، با اتکا بر دانش فنی و تجربه خود، آماده ارائه پشتیبانی و راهنمایی‌های لازم به شما هستیم تا استانداردهای کیفی خود را ارتقاء بخشید.

برای مشاوره تخصصی در انتخاب بهترین نرم‌کننده‌های سیلیکونی با نیازهای منحصر به فرد خط تولید خود، با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

 

 

 

 

 

 

مراجع:

 

AATCC Test Method 110-1994. Whiteness of Textile.

https://members.aatcc.org/store/tm110/521/

 

ASTM D4772-2004. Standard Test Method for Surface Water Absorption of Terry Fabric.

https://dl.astm.org/jte/article-abstract/35/5/533/19336/The-Development-of-ASTM-D-4772-The-Water-Flow-Test?redirectedFrom=PDF