نرم کننده چيست ؟
نرم کننده ها مواد سطح فعال هستند که از نقطه نظر شيميايی مواد آلی شامل ۲۲ – ۱۲ اتم کربن هستند. اين مواد نمی توانند داخل الياف نفوذ کنند و تنها روی سطح آن ها قرارمی گيرند و مانند يک فيلم نازک روی سطح الياف می نشينند و حالت روغنی Lubricity به پارچه می دهند.

نحوه عملکرد مولکول های نرم کن
نرم کن های متداول عمدتاً بر روی سطح پارچه تأثير می گذارند. محصولات با وزن مولکولی کم ( برخلاف نرم کن ها و روان کننده های صنعت پلاستيک ) می توانند به درون الياف نفوذ کرده و نيروهای جاذبه بين مولکولی درالياف را کم کرده و با ايجاد حالت نرمی درونی دمای شيشه ای آن ها را کاهش دهند. در مورد نرم کن های متداول نحوه آرايش يافتگی آن ها بر روی الياف بسيار حائز اهميت است. اين مسأله به مقدار زيادی به خصوصيات يونی و ميزان خاصيت دفع آب سطح الياف بستگی دارد. نرم کن های کاتيونيک با اجزای مولکولی با بار مثبت بر روی سطح الياف با بار نسبی منفی ( پتانسيل زتا ) ته نشين می شوند و گروه های آب گريز هيدروکربنی آن ها که در سطح خارجی اين مواد قرار می گيرند سبب ايجاد يک لايه آب گريز جديد بر روی سطح الياف می شوند که اين مسأله با ايجاد يک زيردست نرم توأم است.
از طرف ديگر نرم کن های آنيونيک با ساختار مولکولی دارای گروه های منفی از طرف الياف با بار سطحی منفی دفع می شوند ، به همين دليل اين مواد با قرارگيری در سطح خارجی الياف با افزايش خاصيت آب دوستی ، خصوصيات نرم کنندگی ضعيف تری نسبت به مواد کاتيونيک ايجاد می نمايند.
نحوه آرايش يافتگی نرم کن های نانيونيک بر روی سطح الياف بستگی به ساختار سطحی الياف دارد ، در صورتيکه الياف از ساختار سطحی آب دوست برخوردار باشند قسمت های آب دوست مولکول های نرم کن را جذب می کنند و در صورتيکه الياف دارای ساختار سطحی آب گريز باشند اجزای آب گريز نرم کن را به خود جذب خواهند نمود ( شکل ۲ ).

نرم کن نرم کننده جوراب پارچه

شکل ۲ – دياگرام نحوه آرايش نرم کن ها ( WGM ) بر روی سطح الياف ( FO )

انواع نرم کن و خصوصيات آن ها
اکثريت نرم کن ها از مولکول هايي با گروه های آب دوست و آب گريز تشگيل شده اند که می توانند بر روی سطح الياف عمل نمايند ، به همين دليل اين مواد را جزء خانواده سطح فعال ها طبقه بندی می کنند ، معمولاً نرم کن ها به صورت امولسيون های % ۳۰ – ۲۰ روغن در آب فروخته می شوند. مولکول های نرم کن ها غالباً دارای گروه های آلکيل بلند و گاهاً شاخه دار با ۱۶ تا ۲۲ اتم کربن می باشند. تنها نرم کن های سيليکونی ، پارافينی و پلی اتيلنی از اين قضيه مستثنی هستند. تقريباً يک سوم ( ۳ / ۱ ) از کل نرم کن های مورد استفاده در صنعت نساجی را نرم کن های سيليکونی نشکيل می دهند.

بر اساس فعاليت يونی نرم کننده ها به ۵ گروه تقسيم می شوند :
۱ – نرم کننده های آنيونيک ( بار منفی )
۲ – نرم کننده های کاتيونيک ( بار مثبت )
۳ – نرم کننده های آمفوتريک ( کمی آنيونيک )
۴ – نرم کننده های راکتيو ( کمی کاتيونيک )
۵ – نرم کننده های نان يونيک ( بدون بار )

نرم کن آنيونيک
ترکيبات آنيونيک در شرايط عادی فرآيندهای تکميل در مقابل حرارت بسيار پايدار هستند و می توان آن ها را با بسياری از ترکيبات و مواد شيميايی ديگر به صورت مخلوط به کار برد ، مواد مذکور در مقابل شستشو چندان پايدار نيستند و سبب ايجاد خاصيت ضد الکتريسيته ساکن در منسوج می شوند.
با توجه به تأثير آب دوستی اين گروه ها بر روی منسوجات که به دليل قرارگيری گروه های آنيونيکی آن ها در سطح خارجی و محاصره آن ها توسط گروه های هيدرات ضخيم می باشد ، اين ترکيبات سبب افزايش خاصيت آب دوستی منسوجات می شوند.
اين ترکيبات عمدتاً دارای ساختار سولفوناتی هستند که بر خلاف سولفات ها در مقابل هيدروليز به شدت پايدار می باشند ( شکل ۳ ).

نرم کن آنیونیک

شکل ۳ –  ساختار شيميايی نرم کن های آنيونيک

نرم کن کاتيونيک
نرم کن های کاتيونيک به دليل ايجاد زيردست بسيار عالی و ثبات شستشويی نسبتاً خوب در مقابل شستشوی های خانگی يکی از پر مصرف ترين دسته های مواد سطح فعال می باشند.
اين مواد تقريباً برای تمام انواع الياف مناسب هستند و می توان آن ها را در روش های رمق کشی با نسبت ( L / R ) بالا حتی در حمام آخرين مرحله آبکشی نيز به کار برد.
در هنگام کاربرد مواد مذکور بر روی سطح منسوجات ، با توجه به قرارگيری گروه های آب گريز به سمت خارج ، سطح منسوج دارای حالت آب گريز شده و خصوصيات تر شوندگی آن افت می کند ، ترکيبات کاتيونيک با مواد آنيونيک ناسازگار هستند ( نمی توان آن ها را با يکديگر به کار برد ). ترکيبات کاتيونيک منجر به افزايش خاصيت چرک شوندگی و کاهش ثبات نوری منسوجات رنگرزی شده با رنگزاهای راکتيو و مستقيم می شوند و همچنين در صورت قرارگيری در معرض حرارت زياد سبب ايجاد حالت زردی در کالا نيز می شوند.
يکی از معايب زيست محيطی اين ترکيبات عدم قابليت تجزيه در محيط زيست است ، اما با اين وجود مواد مذکور را می توان در فرآيندهای تصفيه فاضلاب به کمک جذب بر روی لجن های با ساختار آنيونيکی از پساب کارخانجات جدا نمود.
در شکل ۴ ساختار نرم کن های کاتيونيک نشان داده شده است.

نرم کن کاتیونیک

شکل ۴ – ساختار و خواص شيميايی و فيزيکی نرم کن های کاتيونيک

نرم کن آمفوتريک

نرم کن های آمفوتريک دارای خاصيت نرم کنندگی بسيار عالی ، ثبات شستشويی پايين ، خاصيت آب دوستی خوب و خاصيت ضد الکتريسيته ساکن بسيار خوب هستند. در اين ترکيبات لايه های بسيار ضخيم هيدرات بر روی گروه های کاتيونيک و آنيونيک ساختاری ، سبب ايجاد خواص مذکور می شود. همچنين اين ترکيبات در مقايسه با ترکيبات کاتيونيک مشابه مشکلات زيست محيطی کمتری ايجاد می نمايند ( شکل ۵ ).

نرم کن آمفوتریک

شکل ۵- ساختار شيميايی نرم کن های آمفوتريک

نرم کن نانيونيک
نرم کن های غير يونی از اولين مواد تکميلی مورد استفاده محسوب می شود. آن ها سطح فعال های محلول در آب بوده که قابل يونيزه شدن نمی باشند و اغلب جهت تکميل پارچه های سفيد گرد و تخت باف خصوصاً سلولزی بکار می روند.
نرم کن های مذکور به علت غير يونی بودن قادر به استفاده همزمان در محيط های آنيونی و کاتيونی بوده و ترجيحاً در فرآيند سفيدگری همراه سفيدکننده بکار می روند. اگرچه نرم کن های غير يونی مشکلات زرد شدگی در پارچه های سفيد را ايجاد نمی نمايند و از ثبات حرارتی خوبی برخوردارند اما عدم دوام ( ثبات شستشويی کم ) و خاصيت دوخت پذيری نامناسب پارچه های تکميل شده کاربرد آن ها را محدود نموده است ( شکل ۶ ).
نرم کن های نانيونيک به گروه های سيليکونها ، پلي اتيلن ها ، اتوکسيل ها ، پلی پارافين ها ، استر های چرب تقسيم بندی می شوند.

نرم کن غیر یونی

شکل ۶ – ساختار و خواص شيميايی و فيزيکی نرم کن های غير يونی

از مهمترين خانواده نرم کن های نانيونيک ، سيليکون ها می باشند که به شرح آن می پردازيم:

نرم کن سيليکونی

مقدمه
در حدود ۵۰ سال از عرضه اولين سطح فعال مصنوعی و مواد شوينده سپری شده است و بيش از ۳۵ سال است که از ترکيبات سيليکونی در صنعت شوينده ها جهت کنترل توليد کف در ماشين های شستشوی خانگی استفاده می شود .
علاوه بر اين ترکيبات سيليکونی ضدکف ، در بسياری از صنايع که در آن ها کف ، سطح فعال های مصنوعی يا هر دوی آن ها استفاده می شوند نيز به کار می روند.
در صنايع نساجی هم مدت زيادی است که از ترکيبات سيليکونی استفاده می شود.
در صنعت نساجی از ترکيبات سيليکون به عنوان مواد ضد الکتريسيته ساکن ، روان کننده های الياف و نخ در فرآيند بافندگی و ترکيبات ضد کف و نرم کننده در مراحل نهايی فرايند تکميل استفاده می شود.
البته علاوه بر موارد ذکر شده استفاده از اين ترکيبات مزايای ديگری نيز دارد که بعداً توضيح داده خواهد شد.
اين خصوصيات عبارتند از :
خواص ضد ميکروبی ، خصوصيات دفع آب ،تکميل های الاستومری و افزايش آبدوستی.
نيازهای حقيقی و بالقوه صنايع پوشاک به استفاده از ترکيبات سيليکونی را می توان در سه دست طبقه بندی نمود :
۱- راحتی پوشاک که شامل مواردی نظير کشسانی پارچه ، نرمی ، قابليت تنفس ( نفوذ هوا) خصوصيات ضد الکتريسيته ساکن ، جذب آب و رها سازی بوهای مطبوع می باشد.
۲- محافظت از پوشاک که شامل مواردی نظير خصوصيات ضد آبی ، ضد باد ، مقاومت
سايشی و ضد ميکروبی می باشد.
۳- راحتی مراقبت از پوشاک که شامل مواردی نظير خصوصيات ضدچروک ، راحتی اطو کردن ، چلاندن و آبگيری پارچه ، کنترل جمع شدگی و آبرفت ، اطوی دائمی و دوام تکميل های به کار رفته می باشد.

خواص ويژه سيليکون ها :
۱- انرژی چرخش پيوند ها در محدوده بين ۲۲۰- ۹۰ درجه انعطاف پذيری دارد
۲- پايداری در برابر اکسيداسيون
۳- ساختمان بسيار انعطاف پذير
۴- کشش سطحی بسيار کم
۵- قدرت پيوند بسيار زياد
۶- درجه حرارت انتقال شيشه ای کم
۷- فشار بخار جزيی کم
۸- از نظر شيميايی خنثی و می تواند به صورت فعال هم باشد
۹- قابليت فشردگی زياد
۱۰- قابليت عبور نيتروژن و اکسيژن و در نتيجه قابليت ايجاد تنفس
۱۱- تغيير در ضريب شکست بسيار کم

صنايع نساجی و صنايع توليد شوينده ها هر دو با مسئله ای تحت عنوان از بين رفتن بسياری از تکميل های به کار رفته بر روی پارچه در حين فرآيند شستشو مواجه هستند. تنها در حدود ۱۰ بار عمليات شستشو می تواند بسياری از خصوصيات تکميلی ابتدايی لباس را از بين ببرد.
با افزايش تعداد مشتريانی که زمان کمی جهت مراقبت از پوشاک خود دارند و از طرف ديگر انتظار دارند که لباس آن ها پس از عمليت شستشو همچنان ظاهر نو و تازه خود را حفظ کند. صنعت نساجی به عنوان مشتری صنعت توليد مواد شوينده تقاضاهای جديدی را مطرح نموده است. به همين دليل بسياری از شرکت های توليد کننده مواد شوينده در سال های اخير جهت شناسايی و توسعه تکنولوژی های تامين کننده نياز های فوق تحقيقاتی را آغاز نموده اند.
خصوصيات شيميايی فيزيکی پليمر های سيليکونی و توانايی تغيير در ساختار و فعاليت آنها جهت برآورده ساختن نياز های مشتريان مختلف از مهمترين مزايای اين پليمرها است.
بهبودنرمی، راحتی اطو کردن ، جذب آب خوب و تا حدودی خصوصيات ضد چروکی از مهمترين مزايای استفاده از اين پليمرها است. علاوه بر اين ها استفاده از تکنولوژی های جديد جهت راحتی آبگيری پارچه ، افزايش کشسانی ، حفظ شکل و وضعيت و رها سازی بوهای  مطبوع نيز در اين پروژه مورد بررسی قرار گرفته است.

نرم کننده های سيليکونی از انواع نرم کننده های نانيونيک non – Ioinic هستند که در محيط های رنگرزی و تکميل با مواد شيميايی ديگر سازگار هستند.
کاربرد اين نوع نرم کننده بر روی پارچه پنبه ای منجر به بهبود خواص فيريکی پارچه و زيردست آن می شود. زيردست پارچه خاصيتی است که ارتباط مستقيمی با ضريب اصطکاک پارچه دارد. هر چه ضريب اصطکاک پارچه بيشتر شود زيردست پارچه زبرتر احساس می شود.
بکارگيری نرم کننده سيليکونی در پارچه پنبه ای منجر به کاهش اصطکاک پارچه شده و در نتيجه باعث نرمی آن می گردد. به علاوه زاويه برگشت از چروک پارچه افزايش يافته و طول خمشی آن نيز کاهش می يابد. بنابر اين با کاربرد اين نرم کننده می توان خواص مناسبی را در پارچه پنبه ای به دست آورد.
ساختمان شيميايی اين نرم کننده شامل زنجير خطی بلند حاوی اتم های سيليکون و اکسيژن است. معمولاً دو گروه آلی مثل متيل به هر اتم سيليکون متصل است. بنابر اين می توان گفت که اين ساختمان در اصل پلی سيليکون می باشد. سيليکون ها از گران ترين نرم کننده ها در صنعت نساجی می باشد.
افينيته اين نرم کننده ها کم می باشد بنابراين از روش پد برای کاربرد آن ها استفاده می شود. در اين روش کالا در حمام حاوی نرم کننده قرار گرفته و سپس آب گيری شده و در حرارت معينی خشک می گردد. اين گروه از نرم کننده ها سازگاری خوب با انواع رنگ ها و مواد تکميلی دارند بنابراين در طی رنگرزی يا عمليات تکميلی می توان از آن ها استفاده نمود
اين گروه از نرم کننده ها بسيار سازگار با ديگر مواد تکميلی در طی فرآيندهای نساجی هستند.

ساختمان نرم کننده سيليکونی در شکل ۷ نشان داده شده است.

نرم کن سیلیکونی جوراب

شکل ۷ –  ساختار شيميايی نرم کن های سيليکونی

زرد شدگی بر اثر مصرف نرمکن های سيليکونی :
اگرچه نرمکن های دارای بنيان اتيلن دی آمين زيردست بسيار عالی ايجادمی نمايند اما ضعف آن ها در ايجاد زرد شدگی در پارچه است.
درجه زرد شدن با افزايش گروه های آمينوی پليمر افزايش يافته و با زمان و درجه حرارت اعمال شده برای خشک کردن پارچه ارتباط مستقيم دارد.
با اين توضيح مشخص می شود که پديده زرد شدگی به عنوان يک مشکل مهم به هنگام استفاده از رزين های ضد چروک مطرح است ، زيرا برای ايجاد پليمريزاسيون در اين رزين ها به حرارت بيشتری نياز داريم ، لذا برای فرآيند رمق کشی و جذب در جايی که تنها خشک کردن مورد نياز باشد موضوع زرد شدن کمتر مطرح است .
بخشی از زرد شدن به علت اکسيد شدن گروه راديکال آمينو در حضور هوا و حرارت و کاتيون های فلزی می باشد .
در اين فرآيند از گروه آمينو ، گروه های آزو و آزوکسی تشکيل می شود و اعتقاد بر اين است که مواد فوق عامل ايجاد پديده زرد شدگی هستند.

تنوع نرم کننده های سيليکونی :
اصطلاحات جديد در روغنهای سيليکونی و بهبود تکنولوژی توليد امولوسيون ها باعث ايجاد تأثيرات جديد و همچنين بهتر شدن فرآيند های قبلی می شود.
طبقه بندی سيليکون های اصلاح شده بر طبق ماهيت شيميايی به شرح زير است :

“volume” handle Quartenary modified
Silky handle

Revitalized handle

Subtle handle

Synthetic handle

Velveted handle

“peach skin” handle

“shine soft” handle

Amino functional

silicone

“performance” handle OH – terminal silicone
“nature” handle

Velvet handle

Amido functional

silicone

Satin handle Dimethyl siloxane
“cool touch” handle Glycol modified silicone

خصوصيات اصلی ترکيبات سيليکونی که منجر به ايجاد مزايايی در رابطه با مراقبت از پارچه می شوند

ساختار شيميايی پليمرهای سيليکونی يا پلی دی متيل سيلوکسان (PDMS) از يک زنجير اصلی غير آلی  Si-o  که درای گروه های جانبی آلی است تشکيل شده است. (شکل ۸ )

شکل ۸ – ساختار مولکولی پلی دی متيل سيلوکسان ( PDMS )

اين گروه های جانبی در اکثر موارد گروه های متيل هستند.درجه پليمريزاسيون اين ترکيب ها از n = 1 تا چند هزار متغير است. کنفورماسيون فضايی اين پليمر شبه مارپيچی است.
اطلاع داشتن از تعدادی خصوصيات اصلی سيليکون ها و نحوه تبديل آن ها به خصوصيات ماکروسکوپی کليد فهم مکانيزم ايجاد خصوصيات مراقبتی منحصر به فرد در پارچه توسط سيليکون ها است.خصوصيات اتصال شيميايی Si-o-Si در مقايسه با پيوند های آلیC-C-C يا C-O-C ، نشان دهنده پيوند های پهن تر و با زاويه اتصال بزرگتردر ترکيبات سيليکونی است ، همچنين اين اتصالات و پيوندهای غير آلی دارای انرژی پيوند به مراتب بزرگتر و انرژی فعال سازی چرخش به مراتب کمتر می باشند ( شکل ۹ ).
با توجه به اين ساختار شيميايی ،PDMS از يک زنجير انعطاف پذير منحصر به فرد يا آرايش يافتگی مولکولی چند طرفه با توجه به جنس پارچه و کنفورماسيون مولکولی شبه مارپيچی به علت آرايش يافتگی گروه های متيل به سمت خارج ساختار برخوردار است.

خصوصیات پیوند سیلوکسان - نرم کن سیلیکونی

شکل ۹ – خصوصيات اصلی پيوندهای سيلوکسان

مهمترين خصوصيات ماکروسکوپی PDMS عبارتند از
۱- ويسکوزيته پاين به علت بر هم کنش بين مولکولی کم ، حتی در وزن مولکولی های زياد.
۲- کشش سطحی بسيار کم و قابليت پخش شدن بسيار زياد
۳- آبدوستی بسيار زياد
۴- نفوذ پذيری گازی زياد
۵- انديس شکست مضاعف زياد

خصوصيات ذکر شده در قسمت فوق موجب ايجاد خصوصيات کاربردی بسيار ويژه ای در ترکيبات سيليکونی می شود:

۱- روان کنندگی عالی
۲-عدم چسبندگی
۳- نرمی
۴-اصلاح خصوصيات سطحی ، آبدوستی يا آبگريزی
۵-تشکيل لايه ، قابليت تر شوندگی
۶- قابليت تنفس ، خصوصيات حفاظتی و عايقی
۷- برق يا شفافيت بی رنگ

تکنولوژی مراقبت از پارچه توسط سيليکون ها
استفاده از سيليکون ها با توجه به نوع سيليکون انتخاب شده و خصوصيات امولسيون آن منجر به ايجاد مزايای خاصی در مراقبت از پوشاک می شود.
مهمترين خصوصيات تکنيکی ترکيبات سيليکونی که بر روی مزايای کاربردی آنها تأثير
می گذارند عبارتند از:
۱- ساختار و واکنش پذيری پليمر
۲- نوع و حالت ماده تحويل داده شده
۳-اندازه ذرات و خصوصيات امولسيون
۴-سطح فعال مورد استفاده جهت امولسيون کردن

واکنش پذيری پليمر
معمولا از پليمرهای سيليکونی حاوی گروه های متيل ،هيدروکسی ، آمينو ، آميدو ، پلی اتر و آلکيل متيل بيشتر از انواع ديگر پليمرها استفاده می شود.اين گروه های جانبی می تواند ختم کننده و يا واکنش پذير باشند.
خصوصيات گروه های جانبی از بر هم کنش مولکولی با ماده زمينه ، اصلاح خصوصيات سطحی آن ، ميزان تمايل به ماده زمينه ،کنفورماسيون مولکولی و تمايل جهت ادامه واکنش پليمريزاسيون بر سطح ماده زمينه ، از اهميت بسياری برخوردار است. اين پليمر ها می توانند دارای ساختار حلقوی هم باشند اما عمدتاً دارای ساختار خطی با وزن مولکولی های مختلف از حالت گازی تا حالت چسبی غليظ می باشند. همچنين جهت افزايش تمايل به ماده زمينه ، کنترل پخش شدن بر روی آن و خصوصيات الاستومری مناسب ، اين مواد می توانند به مقدارهای مختلفی دارای اتصالات عرضی شوند.

نوع و حالت ماده تحويل داده شده
با توجه به نيازهای خاص فرمولاسيون کاربردی ، پليمر های فعال را می توان در حالت های مختلفی عرضه نمود:
– خود امولسيون شونده در فرمولاسيون ( پلی اتر ها )
– امولسيون شونده در محل ( پليمر های با وزن مولکولی کم ، آمينو )
– از قبل امولسيون شده ( اغلب پليمر ها )
– سيليکون های فرار که به عنوان يک سيستم تحويل ثانويه در بين امولسيون و ماده فعال می باشند.

اندازه ذرات مواد از قبل امولسيون شده
با توجه به نوع ساختار پليمر ، امولسيون های سيليکونی به صورت ميکروامولوسيون (کمتر از ۱۰۰ نانومتر ) و يا ماکرو امولسيون ( بيشتر از ۱۰۰ نانومتر ) در دسترس می باشند.اندازه ذرات امولسيون معمولا به خصوصياتی که در نهايت بر روی پارچه ايجاد می شوند مربوط است.
ميکروامولسيون ها می توانند به درون نخ ها نفوذ نمايند و بر روی سطح الياف ته نشين شوند و در نتيجه احساس نرمی همراه به حالت خشک به پارچه بدهند. مطالعات صورت گرفته نشان می دهد که ته نشينی داخلی سيليکون ها منجر به ايجاد يک روان کنندگی خشک بين الياف با تشکيل يک لايه نازک سيليکونی بر روی آنها می شود که اين مسأله احتمالاً منجر به کاهش ضريب اصطکاک استاتيکی می شود.
ماکرو امولسيون ها بر روی سطح خارجی پارچه ته نشين می شود و با کاهش ضريب اصطکاک ديناميکی روان کنندگی بسيار مناسبی را ايجاد می کنند . اين ترکيبات خصوصيات نرم کنندگی بسيار مناسبی بر روی پارچه ها دارند.

سطح فعال های به کار رفته در سيليکون های امولسيونی
امولسيون های سيليکونی را می توان به کمک سطح فعال های آنيونيک ، کاتيونيک و نانيونيک نيز توليد نمود. نوع سطح فعال انتخابی جهت اين کار به ميزان سازگاری با فرمولاسيون کاربرد و مکانيزم عملکرد يا ته نشينی سيليکون بستگی دارد. اين ته نشينی تحت تأثير فعاليت پليمر، سيستم سطح فعال امولسيون و يا هر دوی آنها با يک اثر افزاينده در فرمولاسيون کاربرد قرار دارد.
مطالعات نشان داده است که اگر سيليکون ها از طريق عملکرد نرم کن ها بر روی پارچه به کار روند ميزان ته نشينی آن ها افزيش می يابد.

مکانيزم ته نشينی سيليکون ها
نرم کننده های پارچه معمولاً ديسپرسيون هايی از ترکيبات آمونيوم استر دی آلکيل به همراه موادی نظير سطح فعال های نانيونيک ، اسيد های چرب ، الکل ها و مواد معطر هستند.
PH محصول جهت پايداری شيميايی عموماً اسيدی می باشد و از اين مواد عموماً در آخرين مرحله آبکشی فرآيند شستشو در ۷ PH = استفاده می شود. زمان تماس اين محلول با پارچه عموماً کمتر از ۵ دقيقه می باشد.
اندازه گيری ميزان ته نشينی سيليکون بر روی پارچه بسيار حساس و سخت است اما می توان آن را به وسيله فرآيند استخراج تخمين زد ، در فرآيند استخراج از تری متيل پنتان به عنوان محلول استخراج کننده استفاده می شود و اندازه گيری غلظت توسط FTIR بين (۱/cm) 1140 و (۱/cm) 1000 در هگزان صورت می گيرد.
در شکل ۱۰ نتايج مربوط به سيليکون بر حسب درصد نسبت حداکثر غلظت تئوريکی ته نشينی سيليکون بر روی پارچه نشان داده شده است.

میزان ته نشینی نرم کن سیلیکونی

شکل ۱۰ – ميزان ته نشينی سيليکون در هنگام استفاده از آن به عنوان نرم کن

نتايج نشان می دهد که در فرآيند ته نشينی يک اثر افزاينده بين امولسيون نانيونيک و
کوات ها وجود دارد ، در حاليکه اين اثر افزاينده در مورد امولسيون کاتيونی کم اهميت و ناچيز است.
در اين سيستم خاص اعتقاد بر اين است که مکانيزم ته نشينی امولسيون سيليکونی توسط مکانيزم انتقال بار صورت می گيرد. مقدار پتانسيل سطحی پنبه خيس که توسط روش پتانسيل جريانی اندازه گيری شده است به طور متوسط مقدار -۳۰Mv را برای پتانسيل زتا نشان مي دهد. پتانسيل زتای امولسيون سيليکون را نيز می توان به وسيله حرکت الکتروفورتيکی (افت پتانسيل از حرکت يون در جهت مخالف ، که به وسيله اتمسفر يونی صورت می گيرد) اندازه گيری نمود.
به همين ترتيب امولسيون نانيونيک دارای پتانسيل خنثی و امولسيون کاتيونيک دارای پتانسيل ۳۵ mv- خواهد شد.
در امولسيون های نانيونيک قابليت ته نشينی در نتيجه آغشته شدن ذرات امولسيون با سطح فعال های کاتيونيک آزاد نرم کن و اصلاح پتانسيل سطحی آن ها صورت می پذيرد. با توجه به
پديده اثر افزاينده مقدار پتانسيل زتای امولسيون های نانيونيک می تواند تا +۱۵mv نيز افزايش يابد. درصورت استفاده از امولسيون های کاتيونيک و يا انواع مناسبی از ترکيبات آمونيوم می توان مقدار ته نشينی را تا حد ۸۰% نيز افزايش داد.

مدل سازی الگوی ته نشينی نشان می دهد که در ابتدا گروه های فعال به صورت تکه ای به کالا متصل می شوند و پس از آن با گذشت زمان با پخش شدن گروه های کوات بر سطح کالا و تشکيل يک سطح آبگريز ، گروه های سيليکون نيز به صورت لايه پليمری نازکی بر روی آن قرار می گيرند
( شکل ۱۱ ).

نحوه ته نشینی سیلیکون روی کالا

شکل ۱۱ – شکل شماتيک نحوه ته نشينی سيليکون بر روی کالا در حين عمليات آب کشی و خشک کردن

مزايای استفاده از ترکيبات سيليکونی جهت مراقبت از پارچه

– نرم شدن پارچه
جهت ارزيابی نرمی پارچه های حوله ای عموما از آزمايش پانل استفاده می شود. در آزمايش پانل از يک سری افراد جهت ارزيابی نرمی نظر سنجی می شود . در اين آزمايش از ۱۶ نفر خواسته می شود تا بين يک جفت نمونه که يکی از آنها با ۱۶ % نرم کنند دی استر کوات بر پايه تری اتيلن آمين و ديگری با همين ماده به همراه مقداری سيليکون تکميل شده اند قضاوت نمايند.
در شکل ۱۲ نتايج حاصل از ارزيابی اول بين نمونه مرجع با نمونه ای که به همراه ۳ % سيليکون تکميل شده است آورده شده است.
در شکل های بعدی از علامات و کدهای مندرج در اين جدول برای مشخص کردن نمونه ها استفاده شده است.

نرم کنندگی نرم کن پارچه نخ جوراب

شکل ۱۲ – عملکرد نرم کنندگی تکنولوژی های مختلف

از سال ۱۹۷۶ تا کنون حق ثبت های بسياری در رابطه با اين موضوع منتشر شده است و ترکيبات جاری بسياری نيز عمدتاً جهت استفاده در نرم کن های پارچه به بازار عرضه گشته است ، از اين ترکيبات علاوه بر نرم کننده های پارچه در شوينده های مايع نيز استفاده می شود.
مهمترين خصوصيات سيليکون ها در اين ترکيبات ، کشش سطحی پايين ، بر هم کنش بين مولکولی کم ، قدرت پخش زياد و عدم ايجاد چسبندگی است.

راحتی اطو کردن – ضريب اصطکاک
خصوصيت راحتی اطو کردن را می توان به وسيله آزمون های زوجی توسط افراد آزمايشگر و يا آزمايش و اندازه گيری دستگاه ضريب اصطکاک ( Friction coefficient ) مورد ارزيابی قرار داد .
چندين پروتکل جهت ارزيابی ضريب اصطکاک استاتيکی و ديناميکی وجود دارد.
IEC 60311 Clause24 جهت سنجش اين پارامتر ، نيروی مورد نياز جهت کشيدن يک جسم آهنی استاندارد با سرعت ثابت در جهت افقی بر روی پارچه را اندازه گيری می کند.

نتايج حاصل از انجام مقايسه بين نمونه های آبکشی شده با آب خالص و نمونه های آبکشی شده با نرمکن نشان می دهد با به کار بردن مقداری سيليکون ، سطح پارچه به مقدار زيادی لغزنده می شود ( CL > 95% ) (شکل ۱۳ ).

ضریب اصطکاک نرم کن

شکل ۱۳ –  ضريب اصطکاک ديناميکی

در اين مورد نيز تعداد زيادی حق ثبت منتشر شده است و نتايج آن به صورت عملی به عنوان نرم کن پارچه به بازار عرضه گرديده است. خصوصيات اصلی ايجاد کننده اين ويژگی ها نيز مشابه نرمکن ها است با اين تفاوت که ميزان ته نشينی خارجی سيليکون در اين مورد نسبت به قبل بيشتر است.
در شوينده های مايع خانگی ، استفاده از ۵/۱ % ترکيب C منجر به ايجاد خصوصيات مطلوبی نظير راحتی اطو کردن می شود بدون اينکه بر پايداری و يا ظاهر پارچه تأثير منفی بگذارد.
استفاده از پلی اترهای سيليکونی با وزن مولکولی بالا در شوينده های غير مائی بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اسپری های تسهيل کننده اطو کردن يکی ديگر از حالت های عرضه اين مواد می باشند.

از لحاظ بعد و اندازه ، نرم کن های سيليونی به دو دسته تقسيم می شوند :

نرم کن های ميکرو سيليکونی
ميکروسيليکون ها از امولسيون های با اندازه ذرات کوچکتر از ۸۰ نانومتر به نام ميکروامولسيون تشکيل يافته اند. اين امولسيون های ريز قادرند به آسانی به داخل نخ نفوذ کرده و بين الياف مستقل قرار گيرند و بدين سبب منجر به نرمی داخلی بسيار خوبی در منسوجات می کردند.
نرم کن های مذکور اغلب آب گريز بوده و در پارچه های سفيد زرد شدگی فنلی ايجاد می نمايند
( شکل ۱۴ ).

نرم کن های ماکرو و میکرو سیلیکونی

شکل ۱۴ –  ساختار و خواص شيميايی و فيزيکی نرم کن های ماکرو و ميکرو سيليکونی

نرم کن های ماکرو سيليکونی
ماکروسيليکون ها از امولسيون های با اندازه ذرات ۱۲۰ نانومتر به نام ماکرو امولسيون تشکيل يافته اند. اين امولسيون ها قادر به نفوذ به داخل نخ نبوده و تنها بر روی سطح آن قرار می گيرند و زيردست سطحی بسيار خوبی ايجاد می نمايند.
نرم کن های مذکور تا حد زيادی از چروک پذيری پارچه جلوگيری کرده ، سبب بهبود دوخت پذيری پارچه و افزايش ثبات سايشی آن می گردند. ماکرو سيليکون ها مانند ميکروها اغلب آب گريز بوده و نسبت به آن ها از دوام کمتری برخوردارند. در شکل ۱۵ تأثير مقدار سيليکون ( ماکرو و ميکرو ) روی نرمی منسوج تکميلی آورده شده است.

مقدار نرم کن بر نرمی

شکل ۱۵ – تأثير مقدار نرم کن سيليکونی بر نرمی
( مقدار سيليکون : کم متوسط زياد خيلی زياد )

نرم کن های سيليکونی را به دليل پايداری کم و آبدوستی پايين می توان به صورت زير اصلاح کرد:

۱ – نرم کن آمينو سيلوکسان
با وارد نمودن گروه های آب دوست مانند آمين به ساختار نرم کن سيليکونی می توان خاصيت آب دوستی آن را افزايش داده و از آن در تکميل پارچه های حوله ای استفاده نمود ( افزايش خاصيت جذب آب ). اين روش سبب ايجاد زيردست طبيعی و مطلوب و بهبود خاصيت دوخت پذيری پارچه می گردد ، علاوه بر آن خواص آنتی استاتيکی و چروک گريزی منسوج افزايش می يابد ( شکل ۱۶ ).

شکل ۱۶ – ساختار و خواص شيميايی و فيزيکی نرم کن های آمينو سيلوکسان

۲ – نرم کن محلول سيليکونی
اين دسته از نرم کن ها قابل استفاده در سيستم رمق کشی در جت رنگرزی به منظور
ايجاد ثبات بالايی از نرمی بر روی الياف مصنوعی/ طبيعی می باشند. محلول های مذکور به دليل ثبات بسيار خوب ( عدم دو فاز شدن ) ، عدم ايجاد کف و عدم وجود امولسيفاير که موجب کاهش ثبات شستشويی رنگ های ديسپرس می گردد در ماشين های جت رنگرزی مورد استفاده قرارمی گيرد ( شکل ۱۷ ).

امولسیون های نرم کن سیلیکونی

شکل ۱۷ – ساختار و خواص شيميايی و فيزيکی امولسيون های پلی اتيلنی و نرم کن محلول سيليکونی

امولسيون های پلی اتيلنی
اگر نرمی ، انعطاف ، لغزندگی و کشسانی بين نخ های موجود در پارچه وجود نداشته باشد ، نخ قادر به جابجايی توسط سوزن در هنگام دوخت نبوده و برای همين پاره می گردد. بدين منظور اجرای عمليات تکميل دوخت پذيری جهت بهبود خواص مذکور ضروری است ، مواد فوق به وسيله کاهش اصطکاک بين الياف – سوزن و الياف – الياف و همچنين ايجاد لغزندگی سطحی الياف به حرکت سوزن کمک نموده و از ايجاد گرما که منجر به پارگی می کردد ، جلوگيری می کند.
ترکيبات پلی اتيلنی را بوسيله اکسيداسيون در حالت مذاب ( معمولاً بوسيله گروه های اسيد کربونيک ) می توان به حالت آب دوست اصلاح نمود ، در مرحله بعد با اضافه نمودن ترکيبات قليايی می توان امولسيون های پايدار با کيفيت مناسبی از آن ها جهت عرضه به بازار توليد نمود.
در صورت استفاده از اين مواد می توان منسوجاتی با نرمی بسيار مناسب توليد نمود که نتها به عمليات خشک شويی حساس می باشند. اين ترکيبات در مقابل شرايط متداول فرآيندهای تکميل ، اسيد ها ، قليا های موجود در صابون ها و ساير الکتروليت ها پايدار هستند. همچنين اين ترکيبات ارزان قطمت بوده و می توان آن ها را به راحتی با ساير مواد شيميايی و کمکی نساجی ترکيب نمود
( شکل ۱۸ ).
امولسيون های پلی اتيلنی در عمليات رنگرزی جت کف ننموده و در خشک کن زرد نمی شوند.

نرم کن های پلی اتیلنی

شکل ۱۸ –  ساختار شيميايی نرم کن های پلی اتيلنی و اتوکسيله

نرم کن های اتوکسيله شده
بطور کلی ترکيبات مذکور ، الکل های چرب ، اسيد ها ، استر ها ، آميد ها و يا آمين هاي دارای گروه های اکسيد اتيلن می باشند. اين نرم کن ها جزء خانواده سطح فعال ها هستند و عمدتاً از آن ها به عنوان مواد ضد الکتريسيته ساکن کننده و يا يکی از اجزای روغن های روان کننده الياف
( Lubricant ) استفاده می شود. از مهمترين ويژگي های آن ها می توان به تمايل جذبی نسبتاً خوب ، خصوصيات آب دوستی مناسب و عدم ايجاد زردی در کالا اشاره کرد ، اما با اين وجود در بعضی موارد قدرت نرم کنندگی آن ها کم می باشد و گاهاً در حين کاربرد سبب ايجاد کف در محيط می شوند ( شکل ۱۸ ).

عمق دهنده سيليکونی
رنگ های تيره و عميق چالشی در رنگرزی ايجاد می نمايند که اصطلاحاً به آن (( بوری رنگ )) می گويند ، اين مشکل را می توان با کاهش انعکاس نور برخوردی به الياف مرتفع نمود ( شکل ۲۰ ).
مواد سيليکونی به کار رفته در عمق دهنده ها ضريب شکست نور سطح الياف را کاهش داده و فقط شعاع های نور برخوردی با شيب تند را منعکس می نمايند بدين سبب قسمت عمده ای از نور برخوردی به الياف جذب رنگ موجود در آن شده و کالا تيره تر به نظر می رسد ( شکل ۲۱ ).

شکل ۲۰ – خواص شيميايی و فيزيکی عمق دهنده های سيليکونی

تأثير عمق دهنده سيليکونی روی نور منتشره از کالا

شکل ۲۱ –  تأثير عمق دهنده سيليکونی روی نور منتشره از کالا

در جداول ۱ و ۲ تنوع کاربرد و خواص عمومی مواد تکميلی ذکر شده به تفصيل آورده شده است.

در جدول ۳ بطور شماتيک پاره ای از خصوصيات اصلی نرم کن های با خواص ساختاری متفاوت با يکديگر مقايسه شده است.

پایداری نرم کن ها

جدول ۱- پايداری مواد مختلف در فرآيندهای گوناگون

جداول ۲ –  خواص عمومی

خصوصيات ويژه و مشکلات کاربردی ميکرو امولسيون ها

ميکرو امولسيون نرم کن ها ، مخصوصاً سيليکون های دارای گروه های آمينو سبب ايجاد زيردست نرم و بسيار خاصی در سطح منسوجات می شود. مهمترين مزيت اين ميکرو امولسيون ها پايداری بسيار بالای آن ها مي باشد ، که اين مسأله در مورد استفاده از روش هايی کاربردی نظير ماشين جت و يا ماشين های رنگرزی بوبين که در آن ها مواد تحت تنش برشی بسيار زيادی قرار دارند بسيار مهم است. در صورتيکه امولسيون نرم کن ها از پايداری مناسبی برخوردار نباشد نرم کن ها در نقاط خاصی بر روی سطح پارچه می چسبند و سبب ايجاد مشکلاتی مش شوند ، لازم به ذکر است که بر طرف نمودن اين کله های سيليکونی از روی کالا بسيار مشکل و يا حتی در مواردی غير ممکن است.

در جدول ۴ پاره ای از مهمترين خصوصيات امولسيون های نرمال با ترکيبات ميکرو امولسيون مقايسه شده است.

خصوصیات امولسیون های مختلف

جدول ۴ – خصوصيات امولسيون های مختلف

پايداری امولسيون

در صورتيکه پايداری امولسيون نرم کنی که به روش رمق کشی استفاده می شود بسيار زياد باشد از تأثير نرم کنندگی آن کاسته می شود. امولسيون هايی با پايداری متوسط بهترين تأثير را دارند ، زيرا در آين امولسيون ها امکان ته نشينی ذرات نرم کن به صورت قطره ای بر روی سطح الياف وجود ندارد همچنين در صورتيکه پايداری امولسيون بسيار کم باشد نيز مشکل لکه گذاری بر روی الياف ايجاد خواهد شد.

نرم کن های راکتيو ( دارای گروه های فعال )

جهت افزايش ثبات شستشويی و خشک شويی فرآيند تکميل ايجاد زيردست نرم ، بعضی از مواد نرم کن دارای گروه های عاملی فعالی می باشند که می توانند با گروه های فعال سطح الياف واکنش دهند ، به عنوان مثال نرم کن های حاوی گروه N متيل آمين می توانند با گروه های هيدروکسيل سلولز واکنش دهند ( مشابه مکانيزم واکنش تکميل بشور و بپوش ).

Reffrences    

Schindler, W., Hauser,P., ” Chemical finishing of textile : Soft – Handle finish “, International Textile Bulletin, 4/ 2003 , pp. 72 – ۷۹٫

http : // www.rudolf.de.rudolf-info-60/2000.

Uhri,N., Arslan, C., “Manual of Softners 2004 ” Setas kimya www.setaskimya.com

Henault, B., Elams, R., A., “Silicone : expanding opportunities for aperformance enhancing material in detergent industry”, www.dowcorning.com

A.break ” In fluence of silicone softeners on testing handle and mechanical properties” Melliand English.1993.