Rivestimento Idrofobico: la tecnologia al servizio dello sport all’aria aperta

Da quando la pandemia di Covid-19 ha comportato restrizioni ai nostri movimenti e alle nostre attività, per molte persone, me compreso, fare una passeggiata è diventata una buona alternativa per prendere una boccata di aria fresca e fare esercizio.
In un primo momento, mi sono goduto al massimo le mie camminate, dato che la primavera era appena iniziata. Ora il tempo sta cambiando, il che rende meno allettante uscire per farsi una passeggiata.

Per fortuna esistono indumenti idrorepellenti e impermeabili.

Quello che mi affascina è come questo tipo di abbigliamento viene prodotto; come fa un tessuto a diventare impermeabile o idrorepellente e allo stesso tempo traspirante? In altre parole, qual’è il processo responsabile di questa caratteristica? Il rivestimento idrofobico è una delle risposte a questa domanda.

Nel post di oggi vorrei condividere un’applicazione di successo sul rivestimento idrofobico utilizzando il sistema di evaporazione e miscelazione controllata (CEM).

Rivestimento idrofobico

L’abbigliamento impermeabile ma traspirante impedisce alla pioggia di penetrare nel tessuto, e allo stesso tempo permette al vapore acqueo di traspirare, una caratteristica molto apprezzata nell’abbigliamento sportivo. Come è possibile rendere idrofobici i tessuti e le stoffe o dotarli di altre funzionalità senza influenzare le caratteristiche delle fibre?

Evaporazione per polimerizzazione al plasma

Il laboratorio federale svizzero di prova dei materiali e di ricerca, Empa, è un istituto di ricerca del Settore dei Politecnici Federali, dedicato alla scienza dei materiali e allo sviluppo della tecnologia. Questi studiano e applicano la polimerizzazione al plasma per depositare strati sottili, nell’ordine di nanometri, su tessuti e fibre, al fine di funzionalizzarne la superficie e, più specificamente, per renderli idrorepellenti.

Un sistema di evaporazione Bronkhorst svolge un ruolo importante in questo processo, specialmente nella fornitura controllata dei precursori polimerici. Il sistema di evaporazione è dotato di un sistema di erogazione dei liquidi (LDS) che può essere impiegato nei processi in atmosfera e sottovuoto. Il sistema di generazione del vapore consiste di un regolatore di portata massica per liquidi, un regolatore di portata per gas per il vettore gassoso, e di un dispositivo di miscelazione ed evaporazione a temperatura controllata.

Processo di polimerizzazione al plasma

In questa configurazione sperimentale per un processo di polimerizzazione al plasma a bassa pressione (0,1 mbar), l’esametildisilossano (HMDSO), un precursore polimerico in forma liquida, viene fatto evaporare e quindi attivato dal plasma per essere polimerizzato e depositato sulla superficie della fibra come rivestimento idrofobico. Per ottenere un flusso di vapore composto dal precursore polimerico che sia stabile e ripetibile, è necessario regolare accuratamente le portate di HMDSO liquido e del vettore gassoso.

Per far evaporare l’HMDSO, viene utilizzato un sistema di evaporazione. In questa configurazione, l’HMDSO in forma liquida viene prelevato da un contenitore a temperatura ambiente e dosato da un misuratore di portata massica Coriolis. Successivamente, l’HMDSO in forma liquida viene miscelato con il vettore gassoso argon tramite un regolatore di portata massica termica e, infine, vaporizzato all’interno del sistema CEM. Il flusso di vapore viene introdotto nella camera di reazione al plasma azionata a 0,1 mbar di pressione assoluta. Il tutto controllato da un sistema PLC e visualizzato dal software LabView.

L’HMDSO consente al rivestimento di polimeri polisilossanici di depositarsi a basse temperature, il che rende possibile rivestire fibre tessili che non possono sopportare temperature elevate.

A seguito del successo ottenuto durante la sperimentazione e dai test di laboratorio, il processo è stato ampliato e portato su scala industriale.