Технология

Что такое SC-tek?

SC-tek – это новая промышленная технология нанесения прочных сверхгидрофобных и олеофобных покрытий на ткани различной природы, а также на нетканые материалы. Уникальность технологии SC-tek заключается в ультратонком и равномерном покрытии защитным агентом каждого отдельного волокна материала. Это достигается использованием сверхкритического CO₂ в качестве среды для нанесения гидрофобизатора на материал. Нанесение покрытий осуществляется полностью сухим способом. Процесс SC-tek не использует и не загрязняет воду, что делает технологию SC-tek экологически чистой.

Обработка отдельных волокон Если посмотреть на ткань под микроскопом, то можно увидеть, что нити ткани состоят из отдельных волокон, толщиной всего несколько микрометров. Уникальность процесса SC-tek заключается в равномерной ультратонкой обработке каждого такого волокна материала.

Узнать больше о сверхкритических флюидах и сверхкритическом CO₂

При нагревании и сжатии вещества, начиная с некоторых значений температуры и давления, именуемых критическими, исчезает граница между жидкой и газовой фазами, и вещество переходит в сверхкритическое состояние. В таком состоянии вещество имеет высокую плотность, как у жидкости, и при этом молекулы вещества очень подвижны, как в газе.

Состояния CO2 Слева изображена диаграмма состояния CO2. Врезки – фотографии окуляра ректора высокого давления с CO2 внутри. Вдоль белых границ на диаграмме различные фазы сосуществуют в равновесии. При движении вдоль линии, разделяющей жидкость и газ, в сторону увеличения температуры и давления между этими фазами в окуляре можно наблюдать четкую границу, которая будет размываться вблизи критической точки, пока, наконец, совсем не исчезнет за ней.

Сверхкритические среды, такие как сверхкритическая вода или сверхкритический диоксид углерода, могут применяться в качестве заменителей органических растворителей. В частности, сверхкритический диоксид углерода является недорогим экологически чистым растворителем с легко достижимой критической точкой (31 °С, 73 атм), хорошо растворяющим многие гидрофобные соединения.

Преимущества технологии SC-tek перед традиционными методами финишной обработки текстилей

Методы водо- и маслоотталкивающей финишной обработки, используемые в современной текстильной промышленности, как правило, состоят в нанесении финишных агентов из жидких сред путем прокатки материала через ванну с водной дисперсией финишных агентов, последующей сушки и термоообработки для инициации химического сшивания финишного покрытия

Жидкостные методы гидрофобизации Неважно, используется ли распыление или помещение в дисперсию, схематически можно представить все жидкостные методы гидрофобизации как два последовательных этапа – а) нанесения жидкой дисперсии или раствора на ткань, и б) последующая сушка ткани.

Такие жидкостные методы отличаются технологической простотой, однако использование жидкости в качестве среды для нанесения приводит к ряду проблем:

1. Необходимость проводить процедуру сушки приводит к высоким энергозатратам;
2. Возникает необходимость очистки воды и проблема сточных вод, что ведет к дополнительным издержкам;
3. Высокое поверхностное натяжение жидкости не позволяет добиваться равномерного и однородного нанесения покрытий в малых порах материла из-за капиллярных эффектов и формирования неоднородностей в процессе высыхания жидкости.

Переход к сухому процессу SC-tek при финишной обработке текстилей разом решает указанные проблемы и позволяет:

1. Существенно сократить затраты электроэнергии при финишной обработке (до ~1 кВт ч/ кг);
2. Избежать использования и загрязнения воды в процессе нанесения покрытий и издержек, связанных с очисткой отработанной воды;
3. Наносить однородные покрытия, характеризующиеся высокими водо- и маслоотталкивающими свойствами и долговечностью. Ткани сохраняют водо- и маслоотталкивающие свойства после 20 циклов машинной стирки;

Узнать больше о влиянии капиллярных эффектов на тонкие покрытия

При нанесении покрытий из жидких растворитей, для формирования пленки покрытия необходимо убирать растворитель путем его испарения в процессе сушки. При этом, у поверхности обрабатываемого материала высыхающий растворитель увлекает за собой пленку покрытия направленными вдоль подложки капиллярными силами, возникающими из-за кривизны поверхности мениска, смачивающего подложку растворителя. Это приводит к образованию неоднородностей и дефектов покрытия, а также к увеличенному расходу реагентов для достижения требуемых показателей водо- и маслоотталкивающих свойств.

Капиллярные эффекты При высыхании жидкого растворителя, мениск, образуемый границей воздух-жидкость, деформирует пленку наносимого гидрофобного агента. При использовании в качестве растворителя сверхкритического CO2, граница раздела жидкость-газ отсутствует, что позволяет наносить однородные покрытия без дефектов

В технологии SC-tek нанесение осуществляется в среде сверхкритического CO₂, в которой отсутствует граница раздела жидкость-газ и сопутствующие капиллярные эффекты. Покрытие формируется при постепенном снижении давления, при этом CO₂ переходит сразу в газообразное состояние, минуя жидкость, а гидрофобный агент теряет растворимость в CO₂ и тонкой однородной пленкой осаждается на поверхности материала. Таким образом, на поверхности обрабатываемого материла образуется тонкое равномерное покрытие без дефектов, характерных для жидкостных методов гидрофобизации.

Как работает процесс SC-tek?

Процесс нанесения покрытий на ткани осуществляется в специально разработанном реакторе, обеспечивающем поддержание температуры и давления, необходимых для перевода CO₂ в сверхкритическое состояние, в котором CO₂ способен растворять гидрофобные полимеры.

Процесс осаждения происходит следующим образом:

Прочность образуемых покрытий обеспечивается химическим пришиванием полимерных молекул к поверхности волокон за счет использования сшивающего агента. Процедура легко автоматизируется.