La scienza del microfilamento: filati micro- e nano-denaro
Porta un filamento a un decimo dello spessore di un capello umano e riscriverai la mano, la coprenza e il comportamento all'umidità di un tessuto — ma il conto lo pagherai in tintoria e in resistenza.
Tutta la storia del microfilamento vive in un solo rapporto: il denaro per filamento (dpf), cioè la quota della finezza totale di un filato multifilamento portata da un singolo filamento. Il denaro è il peso in grammi di 9.000 m di filamento (il suo cugino SI, il dtex, è il peso di 10.000 m). Che un filato risulti grosso o fine non lo stabilisce il denaro totale, bensì quanti filamenti si dividono quel totale: 150 denaro in 48 filamenti è grosso, gli stessi 150 denaro in 144 filamenti hanno una mano serica e micro.
Dove si colloca la soglia: micro, ultra-micro, nano
Una classificazione diffusa nell'industria e nei manuali ordina la finezza dei filamenti in bande di dtex: grosso (>7 dtex), normale (2,4–7,0), fine (1,0–2,4), micro (0,3–1,0) e ultra-fine (<0,3). La definizione pratica è chiara: al di sotto di 1,0 dpf (circa 1 dtex) un filamento si considera un "microfilamento"; al di sotto di 0,3 dtex viene trattato come "microfibra/ultra-micro". Il filamento di poliestere convenzionale si colloca tipicamente nella banda 1,5–4 dpf, per cui una microfibra è spesso circa un quinto di questo valore.
Questi numeri corrispondono a un diametro concreto. Un filamento di PET da 1 dtex misura circa 10 µm di diametro; la stessa finezza in poliammide (PA) è ~11 µm e in polipropilene ~12 µm, a causa delle differenze di densità (un polimero più leggero è più grosso a parità di dtex). Microfibra significa in senso ampio meno di 10 µm — circa un decimo della sezione di un capello umano (~70 µm). Nei prodotti islands-in-sea estremi un singolo filamento può raggiungere 0,06 dpf (un diametro di circa 2–3 µm); i diametri veramente sub-micronici si ottengono solo con nanofilamenti ben più fini.
Due vie di produzione: filatura diretta vs coniugata
Esistono due modi fondamentali per arrivare a un filamento fine. Il primo è la filatura diretta da fuso (melt spinning): il polimero viene trafilato attraverso una filiera dotata di numerosi fori fini e assottigliato agendo sul rapporto L/D del foro, sul rapporto di stiro e sulla velocità di avvolgimento. Ma man mano che il diametro del foro e la portata si riducono, il rischio di frattura del fuso (melt fracture), di rottura e di irregolarità aumenta — perciò la filatura diretta ha un limite inferiore pratico.
La seconda via è la filatura coniugata (bicomponente), ed è da qui che proviene la vera ultra-finezza. In una struttura islands-in-the-sea (isole nel mare), decine di filamenti "isola" vengono inglobati in una matrice "mare" solubile (spesso un co-poliestere solubile in alcali); dopo la maglieria/tessitura il mare viene sciolto con un alcale, lasciando solo le isole. In una struttura coniugata scindibile (segmented-pie / a spicchi d'arancia) due polimeri incompatibili (ad es. PET/PA) vengono filati a cunei e poi separati meccanicamente o chimicamente. La famiglia dell'ultra-scamosciato (come l'Ultrasuede di Toray nel settore) è il prodotto classico di questa via islands-in-the-sea.
| Parametro | Filatura diretta | Islands-in-the-sea | Scindibile (segmented-pie) |
|---|---|---|---|
| Finezza raggiungibile | ~0,5–1,0 dpf, soglia pratica | Estremo <0,1 dpf (mono ~0,06) | ~0,1–0,3 dpf dopo la scissione |
| Sezione del filamento | Rotonda/profilata | Isole rotonde uniformi | Cuneo/spicchio, a spigoli vivi |
| Post-trattamento | Nessuno | L'alcale scioglie il mare (perdita di massa) | Scissione meccanica/chimica innescata |
| Impiego tipico | Maglie/tessuti fini, wicking | Scamosciato/camoscio, elevata coprenza | Panni per pulizia, nontessuti tecnici |
Perché la differenza è così marcata: la fisica della superficie specifica
Sia il punto di forza sia il grattacapo del microfilamento nascono dallo stesso luogo: la superficie specifica. Per un filamento cilindrico la superficie per unità di volume è inversamente proporzionale al diametro; dimezzare il diametro raddoppia all'incirca la superficie specifica. Suddividere la stessa massa in decine di filamenti molto più fini moltiplica in modo drastico la superficie di contatto all'interno del tessuto e il numero di canali capillari tra filamento e filamento.
I vantaggi: una mano molto morbida e fluida e una superficie tipo buccia di pesca; un'elevata coprenza e un aspetto opaco e cipriato dato dai filamenti fini fittamente impaccati; e un forte trasporto capillare dell'umidità. I canali stretti tra i filamenti fini sottraggono la goccia di sudore dalla superficie e la distribuiscono su un'ampia area — questa azione di wicking è il vero meccanismo che rende la microfibra eccellente nella gestione dell'umidità e nella texture camoscio/scamosciato. Con sezioni profilate anziché semplicemente rotonde (come la sezione scanalata del Coolmax nel settore) l'effetto viene ulteriormente amplificato.
Il prezzo: tintoria, resistenza e pilling
Quella stessa superficie crea problemi in tintoria. A causa della sua ampia superficie e della rapida diffusione, la microfibra assorbe tipicamente il colorante disperso 2–5 volte più velocemente e in quantità maggiore rispetto al poliestere convenzionale, il che innalza la velocità di esaurimento (strike rate) e il rischio di disuniformità. Serve inoltre più colorante per raggiungere la stessa tonalità, perché la luce viene diffusa dall'ampia superficie e fa apparire il colore più chiaro. La risposta pratica sono rampe di temperatura lente e controllate (intorno a 1–2 °C/min), ausiliari ritardanti/uniformanti e condizioni HT-HP intorno ai 130 °C.
Anche la solidità a umido tende a calare. Il colorante in eccesso spinto nella fibra, unito all'ampia superficie di desorbimento, facilita la termomigrazione del colorante verso la superficie, indebolendo la solidità al lavaggio e allo sfregamento. È per questo che sulla microfibra il lavaggio riduttivo è quasi obbligatorio; la solidità si verifica secondo la ISO 105-C06 (lavaggio), la ISO 105-X12 (sfregamento) e la ISO 105-B02 (luce). Sul piano meccanico, man mano che il singolo filamento si assottiglia il filato diventa in genere più delicato, e poiché i filamenti fini e flessibili si piegano e si aggrovigliano facilmente la tendenza a sfilacciarsi e a formare pelucchi (pilling) aumenta — questa propensione si misura secondo la ISO 12945-2 (Martindale modificato) e l'abrasione secondo la ISO 12947-2. Il trasporto capillare dell'umidità si valuta tramite il wicking verticale e metodi quali l'AATCC 195.
In sintesi, il microfilamento è ingegneria del compromesso: abbassare il denaro per filamento conquista un salto di qualità in mano, coprenza e comportamento all'umidità e, in cambio, impone di disciplinare la ricetta di tintura, il processo di solidità e l'equilibrio tra pilling e resistenza. Un tessuto in microfibra ben progettato raggiunge quell'equilibrio mettendo a punto insieme la finezza del filamento, la geometria della sezione e il finissaggio.