این ترکیبات بر پایه پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (PDMS) ساخته شده و شامل انواع مختلفی همچون سیلیکون‌های آمینو، پلی‌اتر، امولسیون‌های ماکرو و میکرو و نرم‌کننده‌های هیدروفیلیک هستند.
عملکرد نرم‌کننده‌های سیلیکونی:
۱. نرمی و افت پارچه
از ویژگی‌های اصلی نرم‌کننده‌های سیلیکونی پیوندهای مولکولی انعطاف‌پذیر است که موجب انرژی سطحی پایین و تشکیل لایه محافظ نرم و بادوام روی الیاف می‌شود
نرم‌کننده‌های سیلیکونی با کاهش اصطکاک بین الیاف، حس لطافت و نرمی را برای منسوجات ایجاد می‌کنند و آویزش پارچه را بهبود می‌بخشند. این ویژگی، آن‌ها را برای پوشاک، منسوجات خانگی و ملحفه‌های لوکس ایده‌آل کرده است.
مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۴ در Journal of Industrial and Engineering Chemistry نشان داد که نرم‌کننده‌های پیوندشده با پلی‌یورتان نسبت به سیلیکون‌های آمینو معمولی، نرمی عمیق‌تر و ماندگاری بیشتری در پارچه‌های پلی‌آمیدی ایجاد می‌کنند. این خاصیت به‌ویژه در پوشاک ورزشی و لباس‌های فنی که نیاز به انعطاف‌پذیری و راحتی بالا دارند، کاربرد دارد.
۲. دوام و پایداری در برابر شستشو
یکی از مهم‌ترین چالش‌های منسوجات، حفظ نرمی پس از شستشوی مکرر است. نرم‌کننده‌های سیلیکونی با تشکیل لایه‌ای پایدار روی الیاف، موجب ماندگاری ویژگی‌های نرمی، کاهش پرزدهی و حفظ ظاهر پارچه می‌شوند.
تحقیقات منتشرشده در Textile Research Journal نشان می‌دهد که سیلیکون‌های اصلاح‌شده آمینو پس از چندین چرخه شستشو، تا ۶۰٪ نرمی اولیه خود را حفظ می‌کنند. همچنین، کوپلیمرهای سیلیکونی بلوکی علاوه بر افزایش نرمی، به کاهش پرزدهی و بهبود مقاومت در برابر سایش کمک می‌کنند.
این ویژگی در پارچه‌های بیمارستانی، لباس‌های کاری، یونیفرم‌ها و پوشاک روزمره که نیاز به دوام طولانی‌مدت دارند، اهمیت ویژه‌ای دارد.
۳. بهبود انعطاف‌پذیری و کشسانی
بازگشت کشسانی (Elastic Recovery) یکی از مشخصه‌های کلیدی برای پوشاک کاربردی ، لباس‌های ورزشی و پارچه‌های کشی است. نرم‌کننده‌های سیلیکونی به دلیل ساختار انعطاف‌پذیر زنجیره‌های پلیمری، بهبود خواص دینامیکی الیاف را ممکن می‌سازند.
مطالعه‌ای در Journal of Applied Polymer Science نشان داد که ترکیب پلی‌یورتان، اسید سیتریک و نرم‌کننده سیلیکونی، باعث افزایش قابلیت کشسانی و کاهش چروک‌پذیری در پارچه‌های نخی/پلی‌استری شده است.
با افزایش تقاضا برای پوشاک فنی، لباس‌های ضدچروک و پارچه‌های با استحکام کششی بالا، این فناوری راهکاری نوآورانه و ضروری برای ارتقای کیفیت محصولات نساجی محسوب می‌شود.
۴. ویژگی‌های چندمنظوره نرم‌کننده‌های سیلیکونی
مقاومت در برابر لک(Hydrophobicity): ایجاد مانعی مقاوم در برابر آب و لکه‌ها ، مناسب برای منسوجات کاربردی برای فضای باز، پارچه‌های محافظ و لباس‌های صنعتی.
خواص ضد الکتریسیته ساکن: کاهش چسبندگی الکتریکی در پارچه‌های مصنوعی و بهبود عملکرد و راحتی ودر پوشاک فنی.
مقاومت در برابر سایش و افزایش استحکام در برابر پارگی: افزایش دوام و استحکام مکانیکی پارچه‌ها با کاربرد فنی مانند یونیفرم‌های نظامی و لباس‌های کاری.
درخشندگی رنگ(Color Brilliance): بهبود جذب رنگ و افزایش وضوح رنگی در پارچه، همان‌طور که در مقاله‌ای از sbfchem.com (2024) مطرح شده است.
انواع نرم‌کننده‌های سیلیکونی و کاربردهای آن‌ها
1- نرم‌کننده‌های آمینو
دارای گروه‌های آمینو فعال که پیوند شیمیایی قوی با الیاف ایجاد می‌کنند.
مناسب برای پارچه‌های نخی، پلی‌استر و ویسکوز.
برخی نسخه‌ها دارای فرمولاسیون غیر زردکننده هستند.
2- امولسیون‌های ماکرو و میکرو
امولسیون‌های میکرو : نفوذ عمقی در الیاف، مناسب برای پوشاک سبک و نزدیک به پوست.
امولسیون‌های ماکرو : ایجاد لایه سطحی لغزنده، مناسب برای پارچه‌های ضخیم‌تر.
3- نرم‌کننده‌های هیدروفیلیک
توسعه‌یافته برای پوشاک ورزشی و حوله‌ها.
افزایش جذب رطوبت تا نسبت به نسخه‌های معمولی.
4- کوپلیمرهای سیلیکونی و نرم‌کننده‌های خاص
سیلیکون‌های یورتان : دارای خواص آنتی‌باکتریال.
سیلیکون‌های فسفر‌دار: بهبود مقاومت در برابر شعله.
سیلیکون‌های ضد استاتیک : کاهش چسبندگی الکتریکی الیاف.
تکنیک‌های کاربرد نرم‌کننده‌های سیلیکونی
پدینگ : عبور پارچه از محلول نرم‌کننده و تثبیت در دمای ۱۲۰-۱۵۰°C.
اگزاست : خیساندن پارچه در حمام نرم‌کننده برای نفوذ عمقی.
اسپری : اعمال نرم‌کننده مستقیم روی سطح پارچه.
فرآیند پخت : تثبیت شیمیایی نرم‌کننده برای افزایش دوام.
ملاحظات مهم برای استفاده مؤثر از نرم‌کننده‌های سیلیکونی
در فرآیند تکمیل نساجی، استفاده بهینه از نرم‌کننده‌های سیلیکونی یا نرم کننده های نساجی مستلزم کنترل دقیق دوز مصرف، سازگاری با سایر مواد، مدیریت زردشدگی و پایداری زیست‌محیطی است.
1- کنترل دوز: مصرف بیش از حد نرم‌کننده‌های سیلیکونی (بیش از 0.1–1.0٪ وزن پارچه) می‌تواند جذب رطوبت را در منسوجاتی مانند حوله‌ها و پارچه‌های ورزشی با خاصیت جذب رطوبت ، کاهش دهد .
2-سازگاری: نرم‌کننده‌ها باید با مواد تکمیلی دیگر مانند فلوروکربن‌ها هماهنگ باشند تا عملکرد کلی پارچه حفظ شود.
3-مدیریت زردشدگی (Yellowing Mitigation) : سیلیکون‌های بلوکی غیر زردکننده یا انواع پلی‌اتر اصلاح‌شده از تغییر رنگ ناخواسته در پارچه‌های سفید جلوگیری می‌کنند.
4-اثر زیست‌محیطی (Environmental Impact) : الیگومرهای سیلیکونی فرار در نرم‌کننده‌های سنتی منجر به آلودگی هوا می‌شوند، که نیاز به فرمولاسیون‌های سازگار با محیط زیست را تقویت می‌کند.
روندهای اخیر و پیشرفت‌های صنعت نرم‌کننده‌های سیلیکونی
فرمولاسیون‌های پایدار WACKER Chemie : (Eco-Friendly Formulations) در سال ۲۰۲۳ نرم‌کننده‌های زیستی جدیدی را معرفی کرد که انتشار کربن را ۲۰٪ کاهش دادند. همچنین، Momentive’s Magnasoft NeoNYS عملکرد غیر زردکننده و سازگار با محیط زیست ارائه می‌دهد.
نرم‌کننده‌های هیدروفیلیک Dow Corning : (Hydrophilic Softeners) در سال ۲۰۲۴ یک نرم‌کننده هیدروفیلیک ویژه پوشاک ورزشی توسعه داد که خاصیت جذب رطوبت را افزایش داده و چالش‌های آب‌گریزی را برطرف کرده است.
ویژگی‌های چندمنظوره (Multifunctional Properties) : مطالعه‌ای در PMC (2022) نشان داد که کوپلیمرهای سیلیکون-یورتان دارای خاصیت آنتی‌باکتریال هستند که کاربرد آن‌ها در منسوجات پزشکی و بهداشتی را افزایش می‌دهد.
بررسی تداخل نرم‌کن‌های سیلیکونی و مواد آنتی‌استاتیک در تکمیل پارچه؛نرم‌کن‌های سیلیکونی و مواد آنتی‌استاتیک به طور گسترده در تکمیل پارچه‌ها برای بهبود نرمی و کاهش الکتریسیته ساکن استفاده می‌شوند. با این حال، استفاده همزمان این مواد، به‌ویژه پیش از فرآیند استنتر، می‌تواند باعث لکه‌گذاری روی پارچه شود. این مقاله با تمرکز بر منابع علمی انگلیسی، به بررسی مکانیسم‌های شیمیایی و فیزیکی این تداخل، عوامل مؤثر بر لکه‌گذاری و راهکارهای نوین برای پیشگیری از آن می‌پردازد.
مقدمه
نرم‌کن‌های سیلیکونی، به دلیل توانایی در ایجاد نرمی و لطافت در پارچه، و مواد آنتی‌استاتیک، برای کاهش بارهای الکتریکی ساکن در الیاف مصنوعی، از اجزای کلیدی فرآیند تکمیل نساجی هستند. با این حال، ناسازگاری این مواد می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند لکه‌گذاری، کاهش ثبات رنگی و زردشدگی پارچه شود. این مقاله با استفاده از منابع معتبر انگلیسی، به تحلیل مکانیسم‌های این تداخل و ارائه راهکارهای نوین می‌پردازد که در منابع فارسی کمتر بررسی شده‌اند.
مکانیسم‌های تداخل و لکه‌گذاری
لکه‌گذاری ناشی از استفاده همزمان نرم‌کن‌های سیلیکونی و مواد آنتی‌استاتیک به دلایل زیر رخ می‌دهد:
ناسازگاری شیمیایی (Chemical Incompatibility):
نرم‌کن‌های سیلیکونی، که اغلب بر پایه پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (PDMS) یا مشتقات آمین‌دار آن هستند، ممکن است با مواد آنتی‌استاتیک آنیونی یا کاتیونی واکنش دهند. برای مثال، نرم‌کن‌های سیلیکونی کاتیونی با سورفکتانت‌های آنیونی در مواد آنتی‌استاتیک تشکیل کمپلکس‌های نامحلول می‌دهند که به‌صورت لکه‌های سفید یا روغنی روی پارچه ظاهر می‌شوند (Hearle & Morton, 2008).
برخی نرم‌کن‌های سیلیکونی حاوی ترکیبات فرار هستند که در دمای بالای استنتر (150-200 درجه سانتی‌گراد) تبخیر شده و در نواحی سردتر محفظه استنتر متراکم می‌شوند، و ایجاد لکه‌های روغنی می‌کنند (Schindler & Hauser, 2004).
ناپایداری امولسیون (Emulsion Instability):
امولسیون‌های سیلیکونی، به‌ویژه انواع ماکرو، در حضور مواد آنتی‌استاتیک با بار یونی مخالف ناپایدار می‌شوند. این ناپایداری باعث تجمع ذرات سیلیکونی روی سطح پارچه یا غلتک‌های استنتر شده و لکه‌های موضعی ایجاد می‌کند (Choudhury, 2017).
افزودن مواد آنتی‌استاتیک با ویسکوزیته بالا می‌تواند به شکست امولسیون منجر شود، به‌ویژه اگر pH حمام تکمیلی بهینه نباشد.
مهاجرت حرارتی (Thermomigration):
نرم‌کن‌های سیلیکونی آبگریز می‌توانند به‌عنوان حلال برای رنگ‌های دیسپرس عمل کنند، که در طی فرآیند استنتر باعث مهاجرت رنگ به سطح پارچه یا نخ‌های مجاور می‌شود. این پدیده، که به “bleeding” معروف است، منجر به لکه‌های رنگی یا کاهش ثبات رنگی می‌شود (Tomasino, 1992).
مواد آنتی‌استاتیک، به‌ویژه آن‌هایی که حاوی پلیمرهای آبدوست هستند، می‌توانند با تغییر تعادل شیمیایی حمام تکمیلی این اثر را تشدید کنند.
زردشدگی (Yellowing):
نرم‌کن‌های سیلیکونی آمین‌دار در دماهای بالا یا در حضور اکسیژن اکسید می‌شوند، که می‌تواند باعث زردشدگی پارچه‌های سفید یا روشن شود. این مشکل در حضور مواد آنتی‌استاتیک آنیونی، مانند سدیم آلکیل سولفونات، تشدید می‌شود، زیرا تعاملات یونی باعث تشکیل کمپلکس‌های رنگی می‌شوند (Holme, 1999).
عوامل مؤثر بر لکه‌گذاری
نوع نرم‌کن سیلیکونی: نرم‌کن‌های هیدروفیل (مانند پلی‌سیلوکسان‌های پلی‌اتری) نسبت به انواع آبگریز (مانند PDMS) کمتر باعث لکه‌گذاری می‌شوند، زیرا بهتر در حمام تکمیلی پراکنده می‌شوند (Schindler & Hauser, 2004).
ترکیب شیمیایی آنتی‌استاتیک: مواد آنتی‌استاتیک نانیونی یا پلیمری، مانند پلی‌اتیلن گلیکول استرها، نسبت به انواع یونی سازگاری بهتری با نرم‌کن‌های سیلیکونی دارند.
شرایط استنتر: دماهای بالا و توزیع ناهمگن حرارت در محفظه استنتر می‌تواند تبخیر و تراکم مواد فرار را تشدید کند.
نوع پارچه: پارچه‌های مصنوعی مانند پلی‌استر به دلیل سطح آبگریز، بیشتر مستعد جذب غیر یکنواخت مواد و لکه‌گذاری هستند.
pH و غلظت حمام تکمیلی: pH نامناسب یا غلظت بالای مواد می‌تواند ناپایداری امولسیون را افزایش دهد.
راهکارهای نوین برای پیشگیری
استفاده از نرم‌کن‌های سیلیکونی پیشرفته:
نرم‌کن‌های سیلیکونی هیدروفیل با گروه‌های پلی‌اتری (مانند PEG-modified silicones) که پایداری بهتری در حضور مواد آنتی‌استاتیک دارند (Choudhury, 2017).
استفاده از سیلیکون‌های کواترنری (quaternary silicone softeners) که مقاومت بالاتری در برابر اکسیداسیون و زردشدگی دارند.
مواد آنتی‌استاتیک نانیونی:
جایگزینی مواد آنتی‌استاتیک یونی با انواع نانیونی، مانند پلیمرهای پلی‌اتیلن گلیکول، که با نرم‌کن‌های سیلیکونی سازگاری بهتری دارند و خطر تشکیل کمپلکس را کاهش می‌دهند (Holme, 1999).
بهینه‌سازی فرآیند استنتر:
استفاده از سیستم‌های استنتر با کنترل دقیق دما و جریان هوا برای جلوگیری از تراکم مواد فرار.
کاهش دمای استنتر در صورت امکان، برای کاهش تبخیر سیلیکون‌ها.
تثبیت امولسیون:
افزودن سورفکتانت‌های نانیونی یا دیسپرس‌کننده‌ها به حمام تکمیلی برای افزایش پایداری امولسیون‌های سیلیکونی (Tomasino, 1992).
کنترل pH حمام تکمیلی در محدوده 5.5 برای به حداقل رساندن ناسازگاری‌های یونی.
تست‌های پیش‌تولید:
انجام آزمایش‌های سازگاری در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از روش‌هایی مانند تست پایداری امولسیون (Emulsion Stability Test) و تست لکه‌گذاری (Spot Test).
ارزیابی ثبات رنگی و شستشویی پارچه پس از تکمیل با استفاده از استانداردهای AATCC یا ISO.
فرآیندهای تکمیلی جداگانه:
اعمال نرم‌کن و آنتی‌استاتیک در مراحل جداگانه به جای حمام تکمیلی مشترک، برای کاهش تداخل شیمیایی.
نتیجه‌گیری
تداخل بین نرم‌کن‌های سیلیکونی و مواد آنتی‌استاتیک می‌تواند به دلیل ناسازگاری شیمیایی، ناپایداری امولسیون، مهاجرت حرارتی و زردشدگی باعث لکه‌گذاری روی پارچه شود. با استفاده از مواد پیشرفته مانند سیلیکون‌های هیدروفیل و آنتی‌استاتیک‌های نانیونی، بهینه‌سازی شرایط استنتر و انجام تست‌های پیش‌تولید، می‌توان این مشکلات را به حداقل رساند. این مقاله با تکیه بر منابع انگلیسی، اطلاعات جدیدی را ارائه می‌دهد که در وب فارسی کمتر به آن پرداخته شده است و می‌تواند به بهبود فرآیندهای تکمیل نساجی کمک کند.
