Fattore Idrodinamico e cinetico

Il processo di tintura, esaminato rispetto alla velocità di salita del colorante dal bagno alla fibra, dipende da tre fattori:

l - Fattore idrodinamico: si riferisce alla velocità con la quale il bagno viene a contatto con la fibra (strato limite dell'interfaccia bagno/fibra).

            2 - Fattore cinetico: si riferisce alla velocità di tintura (coefficiente di diffusione).

3 - Fattore termodinamico: si riferisce alla distribuzione del colorante tra la fibra e il bagno quando è stato raggiunto l'equilibrio di tintura (costante di equilibrio K).

Nella tintura a foulard, come nella stampa tessile, il fattore idrodinamico è superato dal modo d'applicazione del colorante, mentre per le altre fasi il processo di fissazione segue gli stessi meccanismi della tintura ad esaurimento

Il processo tintoriale viene comunemente descritto col susseguirsi di processi di trasporto che possono essere rappresentati dai seguenti equilibri:

Colorante nel bagno  <>  Colorante adsorbito dalla fibra  <> Colorante che si diffonde

Si distinguono i seguenti stadi:

a) Trasporto del colorante dal bagno alla superficie della fibra.

b) Adsorbimento e desadsorbimento del colorante sulla superficie della fibra. c) Diffusione del colorante dalla superficie al "core" della fibra, accompagnata anche dal desadsorbimento (non sono interessati a quest'ultima fase i coloranti re attivi durante la fissazione covalente).

Trasporto del colorante dal bagno alla superficie della fibra e suo adsorbimento

Nella tintura ad esaurimento il colorante deve possedere affinità per la fibra, ossia essere capace di formare, con le sue macromolecole, interazioni che abbassino l'energia del sistema.

Ma, per raggiungere questa situazione, esso deve avvicinarsi alla sua superficie.In questa fase entra in gioco il fattore idrodinamico; il colorante presente nel bagno di tintura deve "rifornire" lo strato corticale della fibra e mantenerlo nello stato di saturazione superficiale. A tale scopo il dimensionamento della macchina, comprendente l'insieme di potenza del motore della pompa, di prevalenza e, in aggiunta, l'impaccamento del materiale, dovranno garantire un flusso di bagno ottimale.     Quindi, il colorante nel bagno, alla concentrazione C raggiungerà la superficie e la saturerà alla concentrazione C.

Da questa superficie il colorante per fissarsi si diffonderà nel cuore della fibra e così altro colorante dovrà percorrere questa via per potersi fissare.   In tale condizione la velocità di tintura sarà legata unicamente alla velocità di diffusione del colorante nella fibra.

Diffusione del colorante nella fibra

Perché il colorante possa penetrare nella fibra deve superare la barriera offerta dalla struttura fibrosa e, nel percorrere lo spazio, è condizionato dal fattore affinità, nel senso che rimane, per così dire, "bloccato" quando essa è elevata.

L'influenza della struttura fibrosa sulla diffusione del colorante è già stata esaminata in 8.2, mentre per quanto riguarda la componente colorante bisogna sottolineare che la sua struttura spaziale, il suo peso molecolare, la presenza di gruppi più o meno polari sono elementi che modificano la velocità di diffusione e, in ultima analisi, la velocità di tintura.

Per caratterizzare, in modo globale, la fase di diffusione del colorante è stato introdotto il coefficiente di diffusione D.

Esso lega la velocità di tintura al gradiente di concentrazione del colorante nella fibra, secondo la legge di Fick (a temperatura costante):

ds / dt  = - D x  dc/dx

dove: ds rappresenta la quantità di colorante che si diffonde attraverso una sezione unitaria nell'infinitesimo intervallo di tempo dt; c è la concentrazione di colorante nel punto x di diffusione e Or è una costante, denominata coefficiente di diffusione, caratteristica di ogni fibra e di ogni colorante. D è la misura della capacità del colorante di diffondersi e della penetrabilità della fibra.

La legge mostra che la velocità di diffusione è proporzionale al gradiente di concentrazione dc/dx, e la velocità globale di tintura viene ad essere condizionata dalla fase di diffusione del colorante nella fibra.

La valutazione di D è molto utile, per confrontare la mobilità dei coloranti e quindi verificarne la combinabilità, per confrontare l’accessibilità ai coloranti della struttura fibrosa, per come cambia da una fibra all'altra, da una partita all'altra della medesima fibra, o a seguito di trattamenti (termici o meccanici) precedenti la tintura.

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Ultimo aggiornamento: 17-06-09