Lavaggio riduttivo, oligomeri e solidità al lavaggio
Dopo la tintura con coloranti dispersi, il colorante non fissato in superficie e l'oligomero ciclico migrante compromettono solidità e aspetto, a meno che il lavaggio riduttivo non li rimuova.
La tintura con coloranti dispersi avviene per diffusione di particelle di colorante insolubili all'interno della fibra di poliestere rammollita dal calore, ad alta temperatura (110-140 °C). Al termine della tintura una parte del colorante è realmente diffusa nella fibra, mentre un'altra parte resta depositata sulla superficie sotto forma di particelle o aggregati, per via della sua limitata solubilità in acqua. Questo colorante superficiale non è legato chimicamente: si trasferisce facilmente per sfregamento o lavaggio sui tessuti adiacenti già al primo bucato. Il lavaggio riduttivo (reductive clearing, RC) è la fase successiva alla tintura, eseguita proprio per asportare quell'eccesso superficiale.
Meccanismo: il riducente scinde e dissolve il colorante
Il lavaggio riduttivo classico si esegue in bagno alcalino con idrosolfito di sodio (ditionito di sodio, Na₂S₂O₄) e soda caustica (NaOH), tipicamente a 70-80 °C per 10-20 minuti. Il riducente scinde il legame cromoforo azoico (-N=N-) dei coloranti dispersi azoici di superficie in frammenti di ammina aromatica incolori e disperdibili in acqua; l'ambiente alcalino trasporta poi quei frammenti e gli ausiliari disperdenti nel bagno. Il risultato è la rimozione del colorante superficiale non fissato/non ossidato, e si traduce direttamente in solidità: la solidità allo sfregamento a umido (crocking) e al lavaggio aumentano sensibilmente. L'effetto è più rilevante sulle tonalità scure e cariche (heavy depth), perché la quantità di colorante trattenuto in superficie cresce con l'intensità della tonalità.
Migrazione dell'oligomero ciclico: macchioline bianche
Il secondo problema, spesso trascurato, è l'oligomero. La fibra di PET contiene circa l'1-3% di oligomero a basso peso molecolare, derivante dall'equilibrio di polimerizzazione, dominato dal trimero ciclico, il tris(etilene tereftalato) ciclico (CAS 7441-32-9). Questo trimero ciclico è praticamente insolubile in acqua e ad alto punto di fusione. Nella tintura HT ad alta temperatura (110-140 °C) migra dall'interno della fibra verso la superficie e nel bagno; al raffreddarsi del bagno cristallizza, formando uno strato bianco e polveroso sulla fibra e sulle pareti della macchina. Peggio ancora, l'oligomero precipitato può fungere da sito di nucleazione per i cristalli di colorante disperso, generando macchioline colorate. Il difetto visivo abbassa anche la solidità allo sfregamento, perché la polvere libera si trasferisce con facilità al contatto meccanico.
Prevenire l'oligomero: temperatura e disperdente
- Temperatura di scarico: se dopo la fase HT il bagno viene scaricato al di sopra della soglia di ricristallizzazione dell'oligomero (tipicamente ≥70-80 °C), il deposito superficiale si riduce; far passare la fibra in un bagno freddo fissa la polvere bianca al suo posto.
- Disperdenti per oligomero + agente egalizzante: mantengono l'oligomero finemente disperso durante la tintura, ritardandone l'agglomerazione e la deposizione sul substrato.
- Posttrattamento alcalino: la fase alcalina del lavaggio riduttivo idrolizza/disperde in parte il trimero ciclico presente in superficie e nel bagno; per questo il RC è bifunzionale — agisce sia sul colorante sia sull'oligomero.
- Evitare temperature di tintura inutilmente elevate e un raffreddamento rapido e non controllato limita la migrazione e la precipitazione improvvisa.
Alternative eco: superare il ditionito
Il lavaggio riduttivo convenzionale a ditionito e caustica è gravoso sul piano ambientale: i sottoprodotti solfito/solfato corrodono le tubazioni delle acque reflue e aumentano il carico di COD/BOD/TDS; e poiché la tintura è acida (circa pH 4-5) mentre il RC classico è alcalino, occorrono due distinte transizioni di pH (con acqua/energia/tempo aggiuntivi). L'industria si sta perciò muovendo in più direzioni. Il lavaggio riduttivo acido elimina lo scarico alcalino separato ed esegue la pulizia nello stesso ambiente acido della tintura (circa pH 3,5-5); questo approccio a bagno unico/pH unico riduce i consumi di acqua ed energia. L'acido formammidinsolfinico (FSA, biossido di tiourea) si decompone sotto calore alcalino in un forte riducente sulfinato; è molto più stabile del ditionito (basso rischio di autocombustione/esplosione), il suo dosaggio è di solito pari solo a circa 1/5-1/10 di quello del ditionito e apporta meno zolfo all'effluente. L'idrossiacetone lascia un effluente privo di sali di solfato/solfito ed è intrinsecamente biodegradabile; anche gli agenti a base di glucosio sono biodegradabili. Metodi avanzati come gli enzimi (circa 40-60 °C, pH neutro), l'ozono e il plasma offrono una solidità al lavaggio/al colore comparabile o superiore, riducendo nettamente acqua, prodotti chimici ed energia.
| Metodo | pH | Temperatura | Configurazione del bagno | Effluente / nota |
|---|---|---|---|---|
| Ditionito (Na₂S₂O₄) + caustica | Alcalino (~11-13) | ~70-80 °C | Bagno separato, scarico alcalino | Solfito/solfato, COD/BOD elevato; due transizioni di pH |
| Acido formammidinsolfinico (FSA) | Alcalino | ~70-80 °C | Bagno separato | Dosaggio basso (~1/5-1/10 del ditionito); meno zolfo |
| Idrossiacetone | Alcalino | ~70-80 °C | Bagno separato | Privo di solfato/solfito; biodegradabile |
| RC acido a bagno unico | Acido (~3,5-5) | ~70-80 °C | Lo stesso del bagno di tintura | Nessuna transizione di pH; meno acqua/energia/tempo |
| Enzimatico | Neutro | ~40-60 °C | Separato/più blando | Bassa energia; senza zolfo |
Comprovare la solidità: la suite di prove ISO 105
Il successo del RC non è soggettivo; si misura con prove normalizzate, e il campione viene valutato rispetto a due scale dei grigi: la variazione di colore secondo la ISO 105-A02 (1-5) e il trasferimento sul tessuto multifibra adiacente secondo la ISO 105-A03 (1-5). La solidità al lavaggio si esegue secondo la ISO 105-C06, selezionando un programma da 40-95 °C (ad es. A1S/A2S a 40 °C, C2S a 60 °C, E2S a 95 °C lavaggio commerciale) con detergente ECE ± perborato di sodio — una prova singola (S) rappresenta un lavaggio, mentre un programma multiplo (M) può approssimare fino a cinque lavaggi a temperature non superiori a 70 °C. La solidità al sudore si esegue secondo la ISO 105-E04 in due distinte soluzioni di sudore artificiale che riproducono la chimica acida e alcalina del sudore; non sostituisce la prova al lavaggio, perché il sudore interagisce chimicamente con il colorante. La solidità allo sfregamento (crocking) si esegue secondo la ISO 105-X12 su crockmeter: carico verticale di 9 N, corsa di ~104 mm, 10 cicli/10 s; a secco e a umido (con assorbimento di circa il 95-100%) si riportano separatamente. La solidità alla luce si valuta secondo la ISO 105-B02 sotto arco allo xeno, dove il riferimento è la scala dei blu di lana 1-8 (non 1-5; per l'abbigliamento si accetta tipicamente 4-5+). Da una tonalità intensa ben pulita ci si attende un valore di 4-4/5 al lavaggio e allo sfregamento a secco, e di 3/4-4 allo sfregamento a umido; lo sfregamento a umido si colloca di norma da mezzo grado a un grado al di sotto di quello a secco.
Un avvertimento pratico: eccedere nel RC può ridurre anche una parte del colorante effettivamente diffuso nella fibra, con rischio di perdita di tonalità e di metamerismo; un RC insufficiente, invece, abbassa i valori allo sfregamento a umido e al lavaggio. La ricetta corretta bilancia dose di riducente e tempo rispetto all'intensità della tonalità — il metro di giudizio è sempre la triade colore + solidità + effluente.