آشنایی با انواع نرم کن سیلیکونی (هیدروفیل – ماکرو – میکرو)

نرم کن سیلیکونی به دلیل عملکرد عالی خود در چندین سال گذشته، به طور گسترده در صنعت نساجی بطور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. با پیشرفت جامعه و بهبود کیفیت زندگی، نیاز به الیاف و محصولات نساجی روز به روز در حال افزایش است که منجر به نوآوری و توسعه مداوم نرم کن های سیلیکونی به عنوان مواد پرداخت پارچه می شود.

رشد نرم کننده های سیلیکونی به ‌ویژه در منسوجات در چند دهه گذشته بسیار زیاد بوده است. این نرم کننده ها به پارچه ‌های نساجی نرمی خاص به همراه انعطاف ‌پذیری، قابلیت چسبندگی، تراکم ‌پذیری و بازیابی الاستیک می‌ بخشند. نرم کننده سیلیکونی را می توان برای بهبود خواص پارچه روی سطح الیاف رسوب داد.

در صنعت نساجی مدتهاست که از ترکیبات سیلیکونی به عنوان ضد الکتریسیته ساکن، روان کننده در فرآیند بافت الیاف و ترکیبات ضد کف و نرم کننده در مراحل نهایی استفاده می شود. سیلیکون های ماکرو آبگریز هستند اما در مقایسه با سیلیکون های میکرو دوام کمتری از خود نشان می دهند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نرم کن سیلیکونی، لطفا تا انتها با ما در این مقاله از نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

نرم کننده پارچه چیست

نرم‌ کننده ‌های پارچه حاوی مواد روان‌ کننده ‌ای هستند که به پوشاندن و نرم شدن الیاف پارچه ‌ها در صورت اضافه شدن به لباس‌ های شسته شده کمک می ‌کنند. مواد موجود در نرم کننده ها بر روی الیاف پارچه قرار می گیرند تا به مبارزه با چین و چروک، کاهش استاتیک و افزودن حس نرمی و رایحه ای تازه به لباس های شما کمک کنند.

نرم کننده های پارچه راه دیگری برای محافظت از یکپارچگی پارچه های شما با صاف کردن و حالت دادن به الیاف آنها هستند. مواد تشکیل دهنده نرم کننده پارچه می تواند به مبارزه با پرز دار شدن، محو شدن رنگ و کشیدگی که اغلب در نتیجه ساییدگی و پارگی رخ می دهد، کمک کند.

سیلیکون چیست

سیلیکون یک پلیمر آلی فلزی است که از ماسه، یک ماده خام به وفور در دسترس، به دست می آید. سیلیکون یک اصطلاح استاندارد است که کلاس خاصی از پلیمرهای مصنوعی را توصیف می کند که ساختاراصلی آن از اکسیژن و سیلیکون متناوب با جایگزین های آلی متصل به سیلیکون ایجاد شده است. در این میان، گروه متیل مهمترین جایگزین آلی مورد استفاده در نرم کننده های سیلیکون به صورت تجاری است.

سیلیکون ماده شیمیایی رایجی است که در فرآیندهای نساجی مانند رنگرزی و پرداخت استفاده می شود. نرم کننده های نساجی سیلیکونی معمولا برای افزایش نرمی پارچه ها استفاده می شوند. نرم کننده های نساجی سیلیکونی استحکام، تحرک الیاف، مقاومت در برابر سایش پارچه ها، حفاظت از الکتریسیته ساکن و مقاومت در برابر خاک را بهبود می بخشند.

این نرم کننده ها خواص پارچه شامل ایجاد لمس نرمی ابریشمی و کاهش چین و چروک را بهبود می بخشند. نرم کننده های سیلیکونی گران تر از برخی نرم کننده های دیگر موجود در بازار هستند، با این حال، پایداری دمایی و دوام عالی از خود نشان می دهند. آنها نرمی پارچه ها را برای مطابقت با نیاز مشتری افزایش می دهند.

رشد جمعیت، افزایش درآمد سرانه، همراه با افزایش تقاضا برای لباس، از جمله عوامل تقویت کننده بازار نرم کننده های نساجی سیلیکونی است. علاوه بر این، افزایش قابل توجهی در تقاضا برای نرم کننده های سیلیکونی در صنعت نساجی به دلیل پیشرفت در مواد شیمیایی پیش تصفیه و مواد شیمیایی است.

تاریخچه استفاده از نرم کننده های سیلیکونی

نرم کننده های سیلیکونی در سال های گذشته بسیار توسعه پیدا کرده اند. نرم کننده های سیلیکونی اولیه توسط امولسیون مکانیکی که نرم کننده های سیلیکونی نسل اول نامیده می شوند، تولید می شدند. این نرم کننده های سیلیکونی حاوی گروه های واکنشی نبودند تا به خوبی به الیاف پارچه بچسبند و در برابر شستشو با آب مقاوم شوند.

نرم کننده سیلیکون نسل دوم یک امولسیون سیلیکونی حاوی گروه هیدروکسیل بوده است. سیلیکون حاوی تعداد کمی از گروه های هیدروکسیل است و می تواند یک شبکه متقابل را بر روی سطح پارچه تحت عمل یک کاتالیزور فلزی تشکیل دهد. در نتیجه مقاومت خاصی در برابر شستشو با آب و پایداری را در مقایسه با محصولات نسل اول از خود نشان می دهد. اما هنوز هم کاستی هایی مانند عملکرد پایین، شناور شدن آسان روغن و امولسیفیکاسیون برای این محصولات وجود داشت.

از دهه ۱۹۷۰، نسل سوم نرم کننده های سیلیکونی تولید و بسیار استفاده می شود. چنین محصولاتی با وارد کردن گروه ‌های مختلف مانند گروه‌ های آمینه، گروه‌های اپوکسی، گروه‌ های کربوکسیل، پلی ‌اترها و موارد مشابه در زنجیره اصلی سیلوکسان، گروه‌ های واکنش‌ پذیر سیلیکون را افزایش می ‌دهند. این نوع از نرم کننده سیلیکونی با تکیه بر گروه‌ های فعال خود، پیوندهای قوی با پارچه‌ ها ایجاد می کند. نرم کننده نسل سوم سیلیکونی، مقاومت بسیار بالایی در برابر شستشو با آب از خود نشان می دهد.

انواع نرم کننده های سیلیکونی

سیلیکون یک ماده بسیار پرکاربرد است که در تمام جنبه های زندگی انسان ها کاربرد دارد. یکی از کاربردهای این ماده، استفاده به عنوان نرم کن سیلیکونی است که تاکنون بسیار توسعه یافته اند. انواع اصلی نرم کننده های سیلیکونی پارچه با توجه به گروه های عملکردی موجود در ساختار شیمیایی به دسته های زیر تقسیم می شوند. این دسته بندی های عبارتند از:

نرم کن سیلیکونی غیر فعال

این نوع نرم کننده سیلیکونی عمدتا روغن دی متیل سیلیکون است که پلی دی متیل سیلوکسان (DMPS) یا به اختصار روغن متیل سیلیکون نیز نامیده می شود. این ترکیب شیمیایی می تواند پارچه ای با نرمی و مقاومت بهتر در برابر حرارت ارائه دهد. از آنجایی که درجه پلیمریزاسیون آن زیاد نیست، نمی تواند به خودی خود اتصال عرضی داشته باشد و به الیاف واکنش نشان دهد. پارچه پوشش داده شده با نرم کن سیلیکونی غیر فعال استحکام و کشش نامطلوبی دارد؛ بنابراین نمی توان آن را مستقیما در پردازش منسوجات استفاده کرد.

متیل سیلیکون به عنوان یک نرم کننده سیلیکونی، باید قبل از اعمال بر روی پارچه ها، برای افزایش مقاومت در برابر شستشو، به صورت امولسیون روغن سیلیکونی تحت اثر یک امولسیفایر آماده شود. این نوع نرم کننده سیلیکونی را نسل اول نرم کن های سیلیکونی می نامند. جرم مولکولی نسبی روغن سیلیکونی، معمولا ۶۰۰۰۰-۷۰۰۰۰ است. این نوع از نرم کننده سیلیکونی می تواند مقاومت سایشی و پارگی پارچه را بهبود ببخشد.

نرم کن سیلیکونی فعال

در این نوع نرم کننده سیلیکونی عمدتا دو سر ساختار خطی دی متیل پلی سیلوکسان (DMPS) با هیدروکسیل (-OH) جایگزین شده است تا درجه خاصی از آب دوستی را ارائه دهد. امولسیون ساخته شده از این دی متیل پلی سیلوکسان با هیدروکسیل، به اصطلاح امولسیون هیدروکسی سیلیکون نامیده می شود. انواع کمی از این محصولات وجود دارد که می ‌توانند به تنهایی به عنوان نرم ‌کن سیلیکونی استفاده شوند.

این نرم کننده سیلیکونی پرکاربرد ترین نرم کننده در دهه ۱۹۸۰ است. این نوع از نرم کننده سیلیکونی جرم مولکولی بیشتری نسبت به نرم کننده سیلیکونی غیر فعال دارد. هر چه جرم مولکولی نسبی یک نرم کن بیشتر باشد، نرمی و لطافت بهتری را ارائه می دهد. پایداری امولسیونی نرم کننده های هیدروکسی سیلیکونی شاخص مهمی برای ارزیابی کیفیت آنها است.

نرم کننده سیلیکونی فعال می ‌تواند با سایر روغن‌ ها یا رزین ‌های سیلیکونی ترکیب شود تا تحت واکنش پیوند متقابل قرار گیرد و یک فیلم مولکولی نامحلول در آب روی پارچه تشکیل دهد. در نتیجه، پارچه پردازش شده با این ماده دارای درجه خاصی از اثر ضد آب و قابل شستشو است. این نوع نرم کننده، نرم کننده سیلیکونی نسل دوم نامیده می شود و با توجه به سورفکتانت های مختلف مورد استفاده در تهیه، می توان آن را به انواع یونی کاتیونی، آنیونی، غیر یونی و کامپوزیت تقسیم کرد.

نرم کن سیلیکونی هیدروفیل

این نوع نرم کننده سیلیکونی معمولا حاوی ترکیباتی مانند پلی اتر و پلی سیلوکسان اصلاح شده با اپوکسی هستند. نرم کن سیلیکونی هیدروفیل خاصیت آب دوستی بالایی دارد. این نرم کننده یک مایع غلیظ بی رنگ و شفاف است که می تواند به پارچه ها جذب رطوبت خوب، نفوذپذیری هوا و خواص ضد الکتریسیته ساکن بدهد.

می توان این نرم کننده پارچه را به راحتی با مواد افزودنی مختلف مخلوط و استفاده کرد. نرم کننده سیلیکونی هیدروفیل علاوه بر تکمیل رزین و پرداخت نرم، در فرآیند رنگرزی نیز کاربرد فراوانی دارد. این ترکیب شیمیایی نه تنها می تواند احساس لمس پارچه را بهبود بخشد، بلکه می تواند عملکرد غلتک ها را در صنایع نساجی بهبود بخشد.

نرم کن سیلیکونی اصلاح شده

این نوع نرم کننده سیلیکونی، دارای گروه های فعال دیگری در زنجیره مولکولی سیلیکون خود است تا عملکردهای ویژه ای داشته باشد و نیازهای تکمیلی پارچه های مختلف را برآورده کند. این نرم کننده خواص ضد الکتریسیته، ضد لکه و آب دوست بودن پارچه را بهبود می بخشد.

نرم کن سیلیکونی ماکرو

استفاده از گروه های آمینه در زنجیره ماکرومولکولی پلی سیلوکسان می تواند عملکرد ارگانوسیلیک را تا حد زیادی بهبود ببخشد. معرفی گروه های آمینه نه تنها می تواند جهت گیری بهتر و جذب را با الیاف ایجاد کند و ضریب اصطکاک بین الیاف را کاهش دهد، بلکه می تواند از نظر شیمیایی با گروه های اپوکسی، گروه های کربوکسیل و گروه های هیدروکسیل نیز واکنش نشان می دهد.

در نتیجه این نوع از نرم کن های سیلیکونی را می توان در پردازش الیافی مانند پنبه، پشم، ابریشم و بسیاری دیگر از الیاف مصنوعی مانند پلی استر، نایلون و اکریلیک اعمال کرد. استفاده از این نرم کننده در صنایع نساجی، می تواند نرمی و انعطاف پذیری عالی را به محصولات اضافه کند. به طور کلی، هر چه محتوای آمینو این نرم کننده بیشتر باشد، نرمی بهتری را ارائه می دهد. اما باید توجه داشته باشید، محتوای آمینو بالاتر، می تواند باعث زردی پارچه شود.

نرم کننده ماکرو انواع پارچه ها را نرم می کنند، به خصوص پارچه هایی که از الیاف مصنوعی ساخته شده اند. سیلیکون های ماکرو از امولسیون هایی با اندازه ذرات ۱۲۰ نانومتر ساخته شده اند. نرم کننده ها سیلیکونی قدیمی تر نمی توانند به بافت نخ نفوذ کنند، بنابراین فقط روی سطح می مانند.

نرم کن سیلیکونی میکرو

این نرم کننده به راحتی در آب حل می شود و عمدتا برای صاف کردن و پرداخت الیاف و پارچه های مختلف استفاده می شود. نرم کن سیلیکونی میکرو به داخل الیاف نفوذ کرده و باعث نرم پارچه می شود. این نرم کننده حس خوبی را در پارچه ایجاد می کند. نرم کننده سیلیکونی میکرو از نظر مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت برشی بالا، مقاومت الکترولیت و مقاومت شیمیایی کاتیونی نیاز به بهبود دارد.

نرم کن سیلیکونی اصلاح شده با آمینو پلی اتر خطی

در این نوع نرم کننده سیلیکونی، ماده فعال روغن سیلیکون خطی اصلاح شده با آمینو پلی اتر است. پس از تجاری سازی، می تواند مایع شفافی باشد که به راحتی در آب حل می شود و عمدتا برای پردازش نرم و صاف الیاف و پارچه های مختلف استفاده می شود. این نرم کننده احساس خوبی را ارائه می دهد و مقاومت خوبی در برابر دمای بالا، مقاومت برشی بالا، مقاومت در برابر الکترولیت و غیره دارد. اما قیمت این نرم کننده سیلیکونی نسبت به سایر نرم کننده ها نسبتا بالا است.

مکانیسم عمل نرم کننده های سیلیکونی

تولید پارچه در صنایع نساجی فشار مکانیکی بسیار زیادی به منسوجات، به ویژه الیاف طبیعی وارد می‌ کند. در این پردازش الیاف روی سطح پارچه له می شوند که باعث می شود لباس ها هنگام خشک شدن در هوا سفت شوند. در شستشوی نهایی یک نرم کننده به پارچه اضافه می شود تا الیاف آن را نرم کند.

برای نرم کردن یک پارچه معمولا ابتدا سطح پارچه را با ترکیبات شیمیایی که دارای بار الکتریکی هستند، می پوشاند. این امر باعث می شود تا نخ ها از سطح بالا بروند و بافت نرم و کرکی ایجاد کنند. نرم کننده های کاتیونی توسط الکترون هایی با جذب منفی به گروه های دارای بار منفی در سطح الیاف متصل می شوند و بار آنها را خنثی می کنند. زنجیره های بلند آلیفاتیک سپس به سمت بیرون فیبر الیاف حرکت می کنند و باعث ایجاد نرمی پارچه می شوند.

از آنجایی که نرم کننده ها اغلب آبگریز هستند، معمولا به شکل امولسیون ظاهر می شوند. در فرمول های اولیه، سازندگان از صابون به عنوان تقویت کننده استفاده می کردند. امولسیون ها معمولا مایعات شیری مات رنگ هستند. با این حال، میکرو امولسیون هایی نیز وجود دارند که در آن قطرات فاز آبگریز به اندازه کافی کوچک هستند. سازندگان اغلب از مخلوطی از سورفکتانت های کاتیونی و غیر یونی به عنوان امولسیفایر استفاده می کنند.

مشکلات رایج کاربرد نرم کن سیلیکونی

الیاف طبیعی مانند پنبه، کنف، پشم، ابریشم و غیره پس از سفید کردن، رنگرزی، پردازش چاپ یا پرداخت، به دلیل حذف موم و روغن بسیار زبر می شوند. تنها از طریق استفاده از یک نرم کننده، می توان احساس نرمی را به پارچه داد تا عملکرد آن را بهبود ببخشد.

نرم کن سیلیکونی می تواند به پارچه احساس نرمی و صافی و الاستیک بدهد، همچنین ویژگی های ضد چروک، مقاوم در برابر سایش، قابل شستشو و دوخت خوب را تا حد زیادی بهبود می بخشد و ارزش افزوده محصول را بهبود می بخشد. اما در فرآیند استفاده از نرم کننده های سیلیکونی، اغلب مشکلاتی مانند لکه های روغنی رخ می دهد که رنگرزی و پردازش پارچه را با مشکل مواجه می کند.

نرم کننده سیلیکونی نه تنها بهتر از نرم کننده های مشتق شده از اسیدهای چرب است، بلکه دوام خوبی نیز دارد؛ بنابراین در پرداخت نرم منسوجات جایگاه غالبی دارد. با این حال به دلیل ماندگاری بالا حذف یا ترمیم رنگ را دشوار می کند. این نرم ‌کننده ‌ها مستعد مشکلات امولسیفیکاسیون و سفید شدن هستند. برخی از آنها باید در ماشین رنگرزی پردازش شوند. پس از مدت زمان طولانی، باقیمانده مواد سیلیکونی آلی در تجهیزات به راحتی ایجاد می شود. حذف و ترمیم آن نسبت به نرم کننده های مشتق شده از اسیدهای چرب دشوارتر است.

سخن آخر

امروزه استفاده از نرم کن های سیلیکونی در منسوجات اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده است، زیرا منسوجات نرم منحصر به فردی را با ویژگی های همچون انعطاف پذیر خوب، براقیت و حالت کرکی مناسب را ایجاد می کند. این نرم کننده ها همچنین صافی، پارگی و خاصیت کشسانی پارچه را تا حد زیادی افزایش می دهند. پیشرفت روز به روز تکنولوژی و دانش باعث تولید نرم کن های سیلیکونی با کاربردها و خواص بهتر شده است. امروزه صنایع نساجی از نرم کن های سیلیکونی برای بهبود بسیاری از خواص محصولات خود استفاده می کنند و کاربردهای آنها به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.