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Casi di studio

Aug 26, 2021

Come essiccare correttamente le fibre tessili?

 

Sono certamente noti al lettore i problemi tecnologici legati all'essiccazione dopo tintura (o altro trattamento ad  umido) delle  fibre tessili, problemi legati cioè al passaggio del materiale dallo stato umido allo stato asciutto, con tutte le difficoltà che si frappongono all'ottenimento di un prodotto ben stabilizzato all'interno del quale l'umidità di equilibrio sia perfettamente ripartita nell'intera massa.

Sono peraltro note al lettore anche le difficoltà che intervengono nel tentativo di mantenere una buona mano al prodotto asciutto e di ridurre le tensioni che si verificano, specialmente nel filato avvolto, durante i trattamenti a caldo.

Premesso quanto sopra, si chiarisce subito cosa si intende con l'espressione "essiccazione a peso condizionato". Si intende che il materiale, una volta asciutto dopo tintura, si presenti con lo stesso peso che aveva prima di essere tinto; si intende cioè che il prodotto sia ricondotto al peso iniziale senza però risultare impoverito dei liquidi di nutrizione, ed inoltre che questi ultimi si trovino in rapporti corretti e ben ripartiti nell'intera massa.

In definitiva, si intende che il materiale dopo l'essiccazione si presenti con lo stesso peso e nelle stesse condizioni di equilibrio che aveva, al suo interno e rispetto all'ambiente esterno, prima di essere tinto.

Una certa quantità di liquido imbibente al termine del processo di tintura, in percentuali diverse a seconda della differente natura delle fibre, può essere allontanata con costi modesti mediante operazioni di idroestrazione meccanica come ad esempio l'aspirazione, la spremitura o la centrifugazione.

Queste operazioni comportano una certa disuniformità nella distribuzione del liquido rimanente in seno al materiale, con un contenuto di umidità superiore in corrispondenza delle fibre più prossime alla superficie libera di espulsione.

Inoltre non è ovviamente possibile estrarre per via meccanica tutta l'acqua in eccesso rispetto al peso condizionato; l'ultima parte può essere eliminata solamente provocandone un mutamento di stato, ossia trasformandola in vapore.

A tale scopo, è necessario fornire ad essa l'energia entalpica richiesta dal mutamento di stato.

Poiché l'acqua, come detto in precedenza, è distribuita nella massa in maniera disuniforme per via delle sollecitazioni meccaniche relative alle operazioni di prima estrazione, è parimenti necessario che questa energia entalpica venga somministrata in quantità proporzionali al contenuto specifico di acqua nelle singole porzioni di massa.

Sarebbe inoltre auspicabile che il fenomeno di evaporazione avvenisse in maniera tale da non comportare tensioni sulle fibre, ma anzi esercitando una benefica azione di "vaporizzo" sul prodotto e di conseguenza un rigonfiamento delle fibre, un'esaltazione dell'effetto "colore" ed un miglioramento generale della mano.

 

Il riscaldamento mediante RF risponde a queste esigenze

Come è noto, l'utilizzo di campi elettromagnetici in RF consente il riscaldamento endogeno di moltissimi prodotti grazie a fenomeni di dissipazione dell'energia elettromagnetica.

È anche noto che, fissate le caratteristiche del campo oscillante, l'entità del riscaldamento endogeno dipende essenzialmente da una grandezza caratteristica dei materiali (dielettrici) chiamata "fattore di perdita".

L'acqua, in particolar modo quando in essa sono disciolte anche piccole quantità di elettroliti, presenta un elevato fattore di perdita; cosicché sottoponendo un prodotto umido all'azione di un campo elettromagnetico in RF si ottiene un rapido riscaldamento della stessa e di conseguenza il suo allontanamento dal prodotto sotto forma di vapore acqueo.

L'essiccazione delle fibre tessili mediante RF presenta, rispetto alle soluzioni classiche, tutta una serie di vantaggi specifici che, unitamente a quelli noti e già evidenziati relativi ai trattamenti RF in generale, conferiscono a questo tipo di processo una assoluta superiorità sia in termini qualitativi sia in termini economici.

Spieghiamo brevemente in cosa consistono tali vantaggi.

 

La dissipazione dell'energia del campo elettromagnetico in RF avviene quasi esclusivamente ad opera del liquido di imbibizione; il substrato tessile resta pressoché estraneo al fenomeno.

Infatti, l'acqua imbibente ha un fattore di perdita estremamente più elevato rispetto alle sostanze di cui sono costituiti tutti i tipi di fibre, siano esse di origine naturale, artificiale o sintetica. Così, le fibre sono interessate solo marginalmente dal fenomeno di riscaldamento di tipo endogeno, con ovvii vantaggi sia in termini di qualità del prodotto, sia in termini di efficienza energetica del processo: le fibre non vengono sottoposte a dannosi quanto inutili surriscaldamenti, e l'energia del campo in RF viene utilizzata selettivamente per l'evaporazione dell'acqua imbibente.

L'elevato rendimento energetico si traduce in immediati vantaggi economici, che risultano ancor più evidenti proprio nelle situazioni in cui le tecniche di essiccazione convenzionali appaiono scarsamente efficienti, e cioè quando si tratta di eliminare l'acqua da materiali a bassissimo contenuto di umidità. La carta vincente della RF è proprio la sua capacità di agire selettivamente sull'umidità residua senza inutili sprechi nell'ambiente circostante.

La dissipazione di energia del campo elettromagnetico per unità di volume di materiale trattato è maggiore laddove è più elevato il contenuto di liquido imbibente.

Infatti nei punti del prodotto in cui è più elevata la quantità di acqua, è corrispondentemente maggiore il fattore di perdita locale e quindi la capacità di dissipare l'energia elettromagnetica sotto forma di calore.

Ciò comporta che, se si sottopone a trattamento in RF una certa quantità di prodotto (ad esempio filato in rocche, matasse o altro) con disuniforme contenuto di umidità tra pezzo e pezzo oppure in seno ai pezzi stessi, le zone a maggior contenuto di umidità divengono sede di una più elevata generazione di calore endogeno e quindi di evaporazione di liquido, cosicché il trattamento produce un effetto di livellamento dell'umidità residua.

Al termine dell'operazione, avendo somministrato in maniera selettiva la corretta quantità di energia alle varie parti del materiale, l'eccesso di liquido presente sarà eliminato lasciando il materiale stesso in uno stato perfettamente condizionato.

 

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