Trattamenti al Plasma per la nobilitazione della superficie del cuoio – Parte 1
In collaborazione con la Conceria Leonica, Conceria Corradi, Design &Developmen del distretto dello SportSystem di Asolo e con la collaborazione esterna di centri di ricerca quali, CNR “l’istituto di Chimica della Materia Condensata e di Tecnologie per le Energie” di Padova (CNR-ICMATE), Nadir Srl di Mestre (VE) e il dr. Illia Kulyk si è realizzato il progetto Leather Jet, che si propone di sviluppare tecnologie e metodologie eco-compatibili per la produzione di manufatti con caratteristiche tecniche, funzionali ed estetiche innovative nel settore nel settore conciario, calzaturiero e dell’arredo.
Le problematiche che si sono affrontate vertevano sia sulla idrorepellenza del cuoio, l’aumento della solidità del colore alla traspirazione e allo strofinio ad umido di pellami, requisito determinante soprattutto per i prodotti destinati al settore calzaturiero, l’aumento della adesione del coating o film di rifinizione sui crust in pelle ed infine l’incollaggio della tomaia con la suola a sostituzione o riduzione delle convenzionali preparazioni chimiche pericolose o meccaniche svantaggiose.
Una soluzione comune a questi obiettivi viene fornita da un tipo di trattamento che, seppur non è ancora diffusa su larga scala soprattutto in Italia, sta prendendo via via sempre più piede; quest’alternativa è data dall’uso del plasma e in particolare, volendo focalizzarsi sull’ambito industriale, il plasma freddo a pressione atmosferica. Questa tecnologia consente innanzitutto di poter svolgere un trattamento eco compatibile in quanto, sfruttando esclusivamente l’aria o al più gas inerti, non produce sostanze di scarto nocive, inoltre è una tecnologia relativamente economica poiché, a fronte di un investimento iniziale oggettivamente elevato, non comporta costi aggiuntivi oltre al costo dell’energia elettrica necessaria ad innescare lo stesso plasma. Come suggerisce anche il nome stesso, infatti, sfruttare il plasma a pressione atmosferica ci svincola dall’uso di apparecchiature da vuoto, solitamente associate al concetto di plasma, onerose e complicate da un punto di vista costruttivo. Sfruttando il plasma freddo a pressione atmosferica, si viene a generare un’atmosfera altamente reattiva che permette appunto il trattamento di diversi materiali al fine di poterli sfruttare al meglio.
In questa prima sezione si espone la Indagini di ICMATE sulla bagnabilità all’acqua di pelli nabuck (Conceria Leonica) dopo trattamento al Plasma DBD
I campioni Leonica Idro STD e Leonica non Idro sono stati sottoposti a trattamento al plasma atmosferico con sorgente DBD ad aria e/o azoto, variando le condizioni di distanza e tempo di esposizione. In questo tipo di sorgente, la temperatura si mantiene sempre in un range di valori che varia da temperatura ambiente a 30-50°C (in funzione del tempo di utilizzo) ma non può essere gestita in modo indipendente. In ciascuna occasione sono state rilevate le coordinate di colore CieLab e l’angolo di contatto prima e dopo l’esposizione, riportandole in grafico per evidenziare meglio le differenze intercorse in seguito ai trattamenti operati.
I campioni oggetto delle indagini sono stati testati in funzione del tempo e della distanza di esposizione. I campioni sono stati analizzati in funzione della distanza dalla sorgente (0, 1.5, 3.5, 4.5 e 5.5 mm con distanziatori in quarzo) per un tempo di 20 secondi. Il trattamento eseguito a contatto (0 mm) è stato poi ulteriormente indagato operando a diversi tempi (20, 40, 60, 80 e 100 secondi). Le prove in funzione della distanza sono state eseguite in aria e in azoto. Osservando poi che il trattamento in aria appare meno efficace di quello in azoto, le prove a tempi crescenti sono state eseguite solo in azoto. A valle di ciascun trattamento sono stati rilevati l’angolo di contatto all’acqua e le coordinate di colore per entrambi i campioni. Le figure 7-8 riportano i dati misurati di angolo di contatto per i campioni Leonica Idro STD e Leonica non Idro per le prove eseguite con il plasma DBD in funzione della distanza in azoto e aria e a contatto in azoto.
Osservando i dati di bagnabilità del campione Leonica Idro STD e Leonica non Idro (figure 7 e 8) si nota
come i trattamenti in funzione della distanza diano risultati di un qualche interesse solo operando a contatto, mentre già ponendosi a 1.5 mm di distanza l’effetto viene meno. L’azione del plasma in azoto è superiore rispetto a quello in aria e, in ogni caso, solo il test eseguito a contatto del campione ha aumentato la bagnabilità dello stesso (di ben 115° in azoto e 24° in aria per il campione Leonica Idro STD e di 107° in azoto e 66° in aria per il campione Leonica non Idro). Riguardo alla bagnabilità, l’indagine condotta a tempi crescenti in condizione di contatto, fino ad un massimo di 100 secondi, ha rivelato un andamento non scontato e interessante. L’angolo di contatto indica come la superfice diventi via via più bagnabile nei trattamenti condotti per 20 e 40 secondi per Leonica Idro STD e 20 secondi per Leonica non Idro, mentre si osserva una diminuzione della bagnabilità per i trattamenti di durata maggiore e un nuovo aumento per trattamenti di 80 e 100 secondi. Si annota anche che i trattamenti al plasma inducono sui campioni una carica statica evidente durante le misure di bagnabilità: la goccia d’acqua viene palesemente attirata verso il campione. Il fenomeno è maggiormente osservabile per lunghi tempi di esposizione ma non se ne esclude la presenza anche per tempi minori, se pur poco evidente.
Conclusioni parte prima.
Quanto osservato induce a pensare che l’angolo di contatto determinato nelle misure a tempi lunghi sia inficiato da tale fenomeno e che sia, di fatto, una misura dettata dall’equilibrio tra la tendenza della superficie ad essere bagnata e l’effetto della carica statica che limiterebbe il suo movimento. Si ipotizza che la goccia depositata sia attirata e costretta su una superfice di appoggio più piccola del normale, proponendo quindi un angolo di contatto maggiore. Questo potrebbe essere il caso del test di durata 60 secondi. A tempi ancora maggiori (80-100 s), invece, la bagnabilità della superfice aumenta in modo tale da ovviare all’effetto della carica statica e la goccia va a bagnare ottimamente il supporto.
L’azione del plasma DBD si dimostra efficace se gli esperimenti vengono condotti ponendo a diretto contatto il campione con il plasma in atmosfera di azoto. In tale condizione, infatti, si osserva un significativo aumento della bagnabilità, inoltre, in tali condizioni i campioni non vengono apprezzabilmente modificati dal punto di vista morfologico, organolettico ed estetico.
A cura di Marco Nogarole
Responsabile Trasferimento tecnologico della SSIP
Pubblicato il: 30 aprile 2024 alle 14