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L’impermeabilizzazione del cuoio: caratteristiche e prestazioni dei
trattamenti di idro e oleorepellenza
Stazione Sperimentale per l’Industria delle Pelli e
B. Naviglio , G. Calvanese , C. Florio , D. Caracciolo, M. Scotti
SSIP - Via Nuova Poggioreale, 39 - 80143 Napoli - Tel: 081 597 91 00 – e-mail: ssip@ssip.it
Stazione Sperimentale per l’Industria delle Pelli e delle Materie Concianti
Azienda speciale della Camera di Commercio di Napoli
XI Convegno Tecnico AICC Campania
20 Maggio 2011
Contenuti presentazione
• Struttura fibrosa, idrofila e comfort
• Terminologia
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• Agenti impermeabilizzanti
• Prodotti siliconici e fluorurati
Struttura fibrosa del cuoio
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Struttura fibrosa del cuoio
Porosità del cuoio
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Capacità di traspirazione(permeabilità all’aria e al vapor
d’acqua)
Comfort del cuoio
Struttura fibrosa del cuoio
gruppi polari idrofili(-OH, -COOH, -CO-NH,
NH,ecc.)
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natura igroscopica del cuoio
limitata resistenza all’acqua
Impermeabilizzazione del cuoio
Ricerca di un equilibrio
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Adeguata resistenza all’acqua
Conservazione delle caratteristiche
di base (traspirazione)
Terminologia
•“Impermeabile” (waterproof)
•“idrorepellente” (water repellent)
•“resistente all’acqua” (water resistant)
•“oleorepellente” (oilrepellent”)
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•“resistente alle macchie” (stain resistant)
•“resistente allo sporco” (soil resistant/dirt repellent)
(Termini usati per descrivere cuoi che non sono
influenzati dalla presenza d’acqua e da macchie
d’olio o da altri tipi di macchie.)
Terminologia
• Impermeabilità: proprietà di non lasciarsi attraversare dall’acqua (sezione del cuoio)
• Idrorepellenza: proprietà di non lasciarsi bagnare dall’acqua (fenomeno di superficie)
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dall’acqua (fenomeno di superficie)
• Oleorepellenza: capacità del cuoio di respingere i materiali oleosi (fenomeno di superficie)
Impermeabilità ed Idrorepellenza
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Impermeabilità
• Impermeabilizzazione “chiusa”: riempimento dei pori con sostanze insolubili in acqua (cere, paraffine, ecc.)
– Cuoio impermeabile ai fluidi
– Perdita delle caratteristiche di traspirazione
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– Perdita delle caratteristiche di traspirazione
• Impermeabilizzazione “aperta”: idrofobizzazione della superficie delle fibre senza chiusura dei pori
- Mantenimento delle caratteristiche di traspirazione
Agenti impermeabilizzanti
Sostanze idrofobe(es. siliconi, trigliceridi)
Sostanze idrofile(es. saponi, COO-)
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RepellenteEmulsionante
Agenti impermeabilizzanti
Blocco sostanze idrofile
Uso sali metallici
(Cr, Al, Zr)
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Saponi insolubili
Effetto barriera/idrofobo
Sistema di impermeabilizzazione
Wet-blue
Neutralizzazione
Riconcia/tintura
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Riconcia/tintura
Impermeabilizzazione
Fissazione
(“capping”)
Impermealizzanti Siliconici
SiCH3
CH3
O (SiO)x
CH3
Si CH3
CH3
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PoliDiMetilSilossano - PDMS
Si
CH3
CH3 O (SiO)x
CH3
Si
CH3
CH3
Impermealizzanti Siliconici
(Si-O)xFunc
CH3
(Si-O)y
CH3
Si Func
CH3
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Mediante attenta selezione dei gruppi funzionali è possibile modificare proprietà come l’idrofobicità, tensione superficiale, solubilità, compatibilità, permeabilità e reattività
(Si-O)x
CH3
Func (Si-O)y
Func
Si
CH3
Func
99.0
75
80
85
90
95
CH3ט
CHט
Impermealizzanti Siliconici
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cm-14000.0 3000 2000 1500 1000 650.0
35
40
45
50
55
60
65
70
Si O Si
Si O C
Si C
Si CH32
Si CH3n
CH3ט in
CH2ט
spettro IR di un prodotto impermeabilizzante a base di polisilossani/paraffine
Impermealizzanti Siliconici
Si
CH3
Si
CH3
Si
CH3
Si
CH3
Si
CH3
A
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In pratica nel caso dei polisilossani è possibile un legame con le fibre tramite l’ossigeno mentre le estremità idrofobiche alchil-silil sono orientate verso l’acqua
O O O O O
Superficie della pelle
Impermealizzanti Siliconici
Si
R
OSi
R
OSi
R
OSi
R
OSi
R
O
R R R R R
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Possibile disposizione dei silossani sulla superficie del cuoio
O O O O O
Impermeabilizzanti fluorochimici
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Impermeabilizzanti fluorochimici
• Bassa tensione superficiale
• Conferimento repellenza all’olio e alle macchie
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• Le gocce (acqua e olio) “perlano”(scorrono via, non penetrano e non sporcano il cuoio)
• Impacchettamento chiuso con elevata densità di atomi di fluoro
Impermeabilizzanti fluorochimici
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Impermeabilizzanti fluorochimici
• Fluorochimici (base-acquosa): applicazione bottale e spruzzo
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• Fluorochimici (base-solvente): applicazione spruzzo
Impermeabilizzanti fluorochimici
99.0
70
75
80
85
90
95
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Spettro IR di un prodotto impermeabilizzante a base di polimeri fluoro-acrilici.
cm-14000.0 3000 2000 1500 1000 650.0
35
40
45
50
55
60
65
70
Principali segnali caratteristici di polimeri
fluoro-acrilici
Impermeabilizzanti fluorochimici
Determinazione Metodo di Prova Unità di Misura
Valore
Tempo di penetrazione UNI EN ISO 5403 min 23’
Assorbimento d'acqua all'attraversamento
UNI EN ISO 5403 % 38
Indice di oleorepellenza UNI EN ISO 14419 Grado > 8
Degradazione del colore alla goccia
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Degradazione del colore alla goccia d'acqua lato fiore
UNI EN ISO 15700 Grado 5
Effetti fisici superficiali alla goccia d'acqua lato fiore
UNI EN ISO 15700 O.V. Nessun Effetto
Tempo di assorbimento della goccia d'acqua
UNI EN ISO 15700 min >30
Permeabilità al vapor d'acqua UNI EN ISO 14268 mg/cm2/h 14,9
Impermeabilizzanti fluorochimici
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Esecuzione della prova della goccia d’olio e della goccia d’acqua
Impermeabilizzantifluorochimici
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Misurazione dell’angolo di contatto
PFOS (C8F17SO3)
Perfluorottano sulfonato
PFOA (C7F15O2)
acido perfluoroottanoico
PFC (COMPOSTI ORGANICI PERFLUORURATI):
molecole in cui la catena carboniosa è completamente fluorurata, tutti gli
atomi di idrogeno sono quindi sostituiti da atomi di fluoro
Composti perfluorurati
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I PFOS possono essere diversamente funzionalizzati:
C8F17SO2X
dove X = OH, sale metallico (O-M+), alogenuro, ammide
ed altri derivati.
Direttiva 2006/122/EC:
� I perfluorottano sulfonati non possono essere immessi sul mercatoo utilizzati come sostanza o componente di preparati inconcentrazione pari o superiore allo 0,005% (50 ppm) dellamassa;
Composti perfluorurati
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� Non possono essere immessi sul mercato in prodotti semifiniti oarticoli o parte dei medesimi se la concentrazione di PFOS è pario superiore allo 0,1% della massa, calcolata con riferimento allamassa delle parti distinte che contengono PFOS;
� Per i tessili o altri materiali rivestiti, la quantità di PFOS non deveessere superiore a 1 µg/m2 del materiale rivestito.
Requisiti
UNI 10594(Cuoi per tomaia)
Tempo di penetrazione > 30 min > 90 min.
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Assorbimento d’acqua < 20% < 20%
Permeabilità al vapor d’acqua > 0,8 mg/cm2 h > 0,8 mg/cm2 h
Requisiti
UNI 10886
(Cuoi per guanti)
Tempo di penetrazione
> 15 min > 30 min
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penetrazione
Solidità alla goccia d’acqua
grado > 3 grado > 4
Conclusioni
Qualità di un sistema di impermeabilizzazione
- Le fasi di riviera non devono essere troppo spinte (evitare l’eccessiva apertura della struttura dermica)
- Ottenimento di una completa neutralizzazione
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- Ottenimento di una completa neutralizzazione della pelle per assicurare una adeguata
- penetrazione dei prodotti chimici idrofobi
- Minimizzazione dei prodotti chimici con effetti idrofili sul cuoio (Sali, tensioattivi, ecc.)
- Lavaggi intensivi per rimuovere i Sali dal cuoio