- abqct - associação brasileira de químicos e … · 2011-04-25 · senai “francisco...

www.abqct.com.brNesta edição, publicamos o trabalho vencedor

do concurso da FLAQT, realizado durante o

XX CONGRESSO DE QUÍMICA TÊXTIL, entre os

dias 16 e 20 de novembro de 2010, em Lima,

Peru.

| Revista Química TêxtilSumário

sum

ário

Pág 13Desenvolvimento de não tecido de poliamida aromática para a filtração de particulados finos

Tecidos Funcionais

Pág 44Preparação enzimática em fios de algodão retorcido em dois cabos

Preparação

Pág 59Solubilidade diferencial dasfibras químicas de celulose

Processos

Pág 27Cuidados no tratamento de limpeza de tecidos e beneficiamento têxtil são contradições?

Qualidade

Pág 22O tato e os tratamentoscom plasma em tecidos

Acabamento

Pág 32Reuso de efluentes têxteis gerados por tingimentos de algodão efetuados com corantes pretos

Efluentes Têxteis

Pág 63Produtos e Serviços

Edição 101

Pág 3Corantes reativos em tecido de algodão

Tingimento

Pág 64ReferênciasBibliográficas

Editorial

Conforme amplamente divulgado, aconteceu em Lima, Peru, entre os dias 16 e 19 de novembro, o XX Congresso Latino-Americano de Química Têxtil, convocado pela FLAQT e organizado, nesta oportunidade, pela Associação Peruana de Técnicos Têxteis.

Durante o evento, foram realizadas 28 palestras técnicas e 3 painéis, além de desfile de modas e visitas a fábricas. Na parte social, foram oferecidos passeios para as acompanhantes dos participantes e um almoço de confraternização em um local típico e pitoresco, com participação de um grande número de colegas de vários países.

O evento contou com 711 participantes, sendo que a delegação brasileira foi a maior entre as estrangeiras, com um total de 78 componentes.

Tradicionalmente, a FLAQT organiza um concurso de trabalhos inéditos de pesquisas, que são apresentados através das associações membros da fede- ração, e desenvolvidos por professores pesquisadores de Universidades de cada país participante.

Neste congresso, foram apresentados 12 trabalhos, sendo 4 do Brasil, 3 da Argentina, 3 do Peru, 1 do Equador e 1 da Colômbia. Para nossa satisfação, o trabalho vencedor foi: “Processos de Oxidação Avançados – UV/H2O2: Estudo de reuso de Efluentes por Tingimento de Algodão Efetuados com Corantes Pretos”, de autoria dos brasileiros JORGE MARCOS ROSA (Escola SENAI “Francisco Matarazzo”) e ELESANDRO ANTONIO BATISTA e JOSÉ CARLOS CURVELO SANTANA (Universidade Nove de Julho – UNINOVE). O prêmio foi entregue ao autor Jorge Marcos Rosa, durante palestra realizada em 23/11, na cidade de Americana(SP). Este artigo está publicado nesta edição da revista.

No Brasil, a ABQCT organizou duas palestras, sendo uma em Americana (SP) no dia 23 de novembro, apresentada pelo Prof. Luis Ponsá, Presidente da Associação Espanhola de Químicos Têxteis, e outra em Blumenau (SC) no dia 3 de março, pelo Prof. Josep Valldeperas, da Universidade Politécnica da Catalunha. O tema dessas palestras foi “Os Novos Caminhos da Indústria Têxtil no Mundo”.

Aproveitando essas duas oportunidades, a ABQCT fez o lançamento oficial do livro “TINGIMENTO TÊXTIL: FIBRAS, CONCEITOS E TECNOLOGIAS”, de autoria do nosso saudoso colega VIDAL SALEM, fundador e ex-presidente da ABQCT. O livro já se encontra disponível para a venda através da ABQCT. Ainda nestas ocasiões a ABQCT apresentou um esboço do curso de ensino a distância (EAD), que deverá estar disponivel em março de 2011.

A Diretoria da ABQCT agradece aos participantes dos eventos acima citados, pois é isso o que engrandece nossa associação, e comunica que seu mandato termina neste mês (Dezembro), quando convocaremos novas eleições.

Desejo aos nossos leitores um Natal cheio de paz e saúde junto com seus familiares e amigos e um Ano Novo repleto de realizações, tanto pessoais como profissionais.

Evaldo Turqueti

Presidente

XX CONGRESSO LATINO-AMERICANO DE QUÍMICA TÊXTILBrasileiro vencedor do Prêmio da FLAQT

Diretoria NacionalPresidente: Evaldo Turqueti

Vice-Presidente: Lourival Santos Flor

1º Secretário: Walter José Mota

2º Secretário: Ricardo Vital de Abreu

1º Tesoureiro: Adir Grahl

2º Tesoureiro: João Lino Gonçalves

Diretor Técnico: Humberto Sabino da Silva

Núcleo AmericanaCoordenador: Durval B.F. Costa

Vice-coordenador: João José Globo

Secretário: Izaias Ezipati

Tesoureiro: Eduardo Junger

Suplente: José Antonio M. Lima

Suplente: Irani Monteiro

Núcleo NordesteCoordenador: Célia Elioni Ferreira de Carvalho

Vice-coordenador: Silvagner Adolpho Veríssimo

Tesoureiro: Francisco Paiva Costa

Secretário: Milton Glavina

Suplente: Manuel Augusto Vieira

Núcleo Santa CatarinaCoordenador Geral: João Vergilio Dias

Vice-coordenador: Walter Alvaro da Silva Junior

Secretário: Vitor Alexandre dos Santos

Tesoureiro: Sérgio da Costa Vieira

Suplente: André Luiz Klein da Silva

Suplente: Luiz Alexandre Schneider

Corpo RevisorEsta edição da Revista Química Têxtil contou com uma equipe técnica

para revisar os artigos aqui publicados. A equipe é formada pelos seguintes profissionais:

Agostinho Pacheco

Dimas Novaes

Humberto Sabino

Ricardo Vital de Abreu

Rafael Ramos

Reinaldo Ferreira

Os autores devem enviar seus artigos para publicação com pelo menos 3 meses de antecedência.

ExpedienteQuímica Têxtil é uma publicação da Associação Brasileira de

Químicos e Coloristas Têxteis. Os artigos publicados aqui são de inteira responsabilidade dos seus autores. ISSN 0102-8235

Periodicidade: trimestral (março/ junho/ setembro/ dezembro)Distribuição: mala direta para os associados da ABQCT: indústrias têxteis,

tinturarias e entidades filiadas à FLAQT e AATCC.Circulação: São Paulo, Santa Catarina, Rio de Janeiro, Minas Gerais,

Pernambuco, Rio Grande do Sul, Ceará e Paraná.

Diretora: Simone Farah

Jornalista Responsável: Thais Gebrim MTB 13.743

Produtora Gráfica: Miriam Allodi

Financeira: Elizabeth Del Busso

Direção de Arte: Valdir Canado

Revisão: Raphael Farinazzo

Ilustração: Caio Moreira

Imagens: Dreamstime

[email protected] / www.ambientedecriacao.com.brRua Afonso Brás, 579, 8º andar, Vila Nova Conceição, São Paulo, SP, (11) 3053 3053

Impressão: IPSIS Gráfica

Administração e Departamento ComercialPraça Flor de Linho, 44, Alphaville, 06453-000, Barueri, SP11-4195 4931 / Fax 11-4191 9774 / [email protected]

| Revista Química Têxtil

Tingimento

CORANTES REATIVOS EM TECIDO DE ALGODÃO

O estudo teve como foco a melhor interação entre o corante e a fibra visando, ao mesmo tempo, a fixação da cor e a redução de resíduos industriais

RESUMO O processo de tingimento destinado à área de acabamento nas indústrias têxteis é de relevada importância, devendo os corantes ter boa afinidade com a fibra a fim de garantir a uniformidade da cor. Entretanto, são eles os principais responsáveis pela poluição ambiental, já que apresentam ótima durabilidade e são de difícil degradação natural. A melhor interação entre o corante e a fibra resulta em uma também melhor transferência de massa do corante do banho para o tecido e garante que se atinja o grau de esgotamento total do processo. Com o objetivo de estudar a afinidade corante/fibra durante o processo de fixação, através de ensaios tintoriais experimentais foi possível determinar as curvas de concentrações de corante/tempo sobre o grau de esgotamento total, tanto para o corante presente no banho, quanto para a cor adquirida pelo tecido, correlacionando-os com as variáveis do processo. Constatou-se uma linearidade entre as concentrações dos corantes nos banhos residuais e as dos corantes absorvidos pelas fibras. As correlações dos dados experimentais foram obtidas com os corantes tintos a frio representando o processo para estabelecer a quantidade adsorvida pela fibra têxtil.

1. INTRODUÇÃO A indústria têxtil desempenha papel importante na economia de muitos países. No Brasil, destaca-se entre os oito principais setores da atividade industrial, ocupando os primeiros lugares em empregos

diretos e faturamento. Nesse sentido, o acabamento na área têxtil requer grande atenção pela quantidade de dejetos tóxicos gerados durante o processo de tingimento, pois são resíduos compostos de corantes dissolvidos, porém com alta durabilidade referente à cor, segundo Conchon (1999) apud Zamora e Souza (2005). As fibras têxteis podem ser divididas em dois grupos: naturais e sintéticas. Conforme Garatini e Zanoni (2000), as naturais mais utilizadas são constituídas de celulose composta de cadeias poliméricas lineares de glucose e proteína que são polímeros complexos compostos de diferentes aminoácidos, presentes na lã, seda, algodão e linho, como ilustra a figura 1.1.

Figura 1.1 – Celulose natural e proteína

Tingimento

Autores: C. M. Moraes ([email protected])S. P. Ravagnani ([email protected])E. Bittencourt ([email protected])Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Química

Revisão Técnica: Dimas Novaes

3

Revista Química Têxtil |

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Para uma fibra, em particular, a mobilidade das cadeias moleculares se caracteriza pela transição de segunda ordem, ou seja, a temperatura de transição vítrea (Tg). As mudanças que ocorrem na região da Tg e acima dela afetam a capacidade de tingimento dessa fibra, aumentando a acessibilidade das regiões não cristalinas por meio do aumento da movimentação dos segmentos nas cadeias poliméricas. À medida que a temperatura sobe, o movimento dos segmentos aumenta, até que os espaços produzidos sejam iguais em tamanho ao segmento da cadeia, aumentando, assim, o volume livre, acessível para a difusão do corante, de acordo com Bird (1975). O processo de tingimento é a etapa de acabamento, ou etapa final, e agrega valores ao produto acabado pronto para ser comercializado. Algumas características são levadas em consideração perante o consumidor, como o alto grau de fixação dos corantes em relação à luz, à lavagem e à transpiração. Para ter um grande aproveitamento tintorial corante/fibra, devem ser consideradas a natureza da fibra têxtil, as características estruturais, a classificação e as propriedades de fixação compatíveis, entre outras. É estimado que um bilhão de quilogramas de corantes são produzidos anualmente no mundo, dos quais 70% pertencem à classe dos corantes Azo (-N-N-). Contudo, cerca de um a dois milhões de quilogramas são descartados no meio ambiente devido às moléculas de corantes não fixadas à fibra durante o tingimento (Allen, 2003). Para prevenir o desperdício de água e minimizar a quantidade de resíduos provenientes dos processos de tingimento que agridem o meio ambiente, os corantes precisam ter uma boa afinidade com a fibra a ser tinta, na qual deve se fixar e não desbotar em lavagens sucessivas, garantindo um tingimento equalizado. De um modo geral, a retenção das partículas do corante pelas fibras do tecido envolve várias forças atrativas, como interações iônicas, forças de Van der Waals, pontes de hidrogênio e, no caso dos corantes reativos, as ligações covalentes. Os corantes reativos são conhecidos no ramo têxtil devido às excelentes propriedades de brilho e solidez e dominam o mercado para o tingimento e estamparia de algodão, conforme Bonan e Koroishi (2002). Portanto, para minimizar a quantidade de resíduo industrial e a porcentagem de corante presente no banho de tingimento, faz-se necessária a otimização da fixação do corante nas fibras através de estudos que determinam as condições ideais do processo. O cenário do Brasil para os próximos anos será de escassez de água e energia, valorização da mão de obra e mais investimentos na modernização industrial e otimização de processos. Os sistemas de produção deverão proporcionar respostas rápidas às demandas do mercado. Será também dada mais ênfase à higiene e segurança do trabalho e à proteção ambiental.

1.1 ALGODÃO A fibra de algodão é um pelo que se desenvolve de uma única célula epidérmica do tegumento externo da semente, sendo um tricoma. É obtida a partir dos frutos de algumas espécies do gênero Gossypium da família da Malvácea. De acordo com Maluf e Kolbe (2003), as fibras podem variar em

Tingimento 5

comprimento, desde curtas (4mm), denominadas línter, até longas (60mm).

1.2 CORANTE Conforme Maluf et al. (1996), os corantes atualmente sintéticos são compostos orgânicos complexos e, quando aplicados às fibras têxteis, têm a habilidade de criar certa cor. Assim, substâncias que possuem cromóforos (Azo, Nitro, Nitroso) em diferentes arranjos produzem a sensação de diversas tonalidades de cor. Embora os cromóforos forneçam cores às substâncias, a intensidade ou o brilho da cor depende da presença de um ou mais produtos químicos, denominados Auxicromos (Amino, Carboxílicos, Hidroxílicos). As cores dos corantes resultam da absorção da radiação eletromagnética na faixa da luz visível pelos compostos. Cada cor está relacionada com seu comprimento de onda já determinado. Somente compostos com várias ligações duplas conjugadas na sua estrutura química são capazes de absorver radiação na faixa do visível e é pela frequência e maneira como ocorre a absorção da luz que se define a cor do composto. A cor observada é complementar à cor absorvida. E, quanto mais estreita for a faixa de absorção, mais brilhante e intensa será a cor observada, conforme citado por Ciba (2001). A facilidade de penetração dos corantes em uma fibra depende da interação fibra/água. As fibras hidrofílicas contêm grupos polares, que ionizam em água e têm uma proporção relativamente alta de regiões amorfas, o que aumenta a sua acessibilidade aos corantes. Os corantes penetram nas fibras têxteis podendo reagir ou não com elas durante o processo de tingimento. Os componentes têxteis que controlam a fixação da molécula cromofórica no substrato são a base para que ocorra a divisão dos corantes têxteis em categorias, sendo que, para cada tipo de fibra, existe uma classe de corantes correspondente. Por estrutura, os corantes são classificados em: Reativos, Diretos, Azóicos, Ácidos, à Cuba, de Enxofre, Dispersos e Pré-metalizados, entre outros. Existem vários tipos de corantes reativos, contudo, os principais contêm a função Azo e Antraquinona como grupos cromóforos e os grupos Clorotriazinila e Sulfatoetilsulfona como grupos reativos. Nesses corantes, a reação química se processa através da substituição direta do grupo nucleofílico pelo grupo hidroxila da celulose, segundo Garatini e Zanoni (2000) e Lee (2006). A etapa de fixação é definida pelo estabelecimento de uma ligação covalente entre o corante e a fibra, que confere maior estabilidade à cor do tecido quando comparado a outros tipos de corantes em que o processo de coloração resulta de ligações de maior intensidade, conforme apresenta a figura 1.2.

Figura 1.2 – Interação corante/fibra

Portanto, os corantes devem ser capazes de se difundir nas fibras nas condições de tingimento.


1.3 TINGIMENTO Durante o tingimento, as moléculas do corante se difundem de alguma forma na fase externa, geralmente aquosa, para dentro da fibra. Como as regiões cristalinas são de difícil penetração, mesmo para a água, é importante a relação regiões cristalinas/regiões amorfas no processo. Quanto mais perfeito for o alinhamento das cadeias do polímero ao longo do eixo da fibra, tanto mais ela é orientada e, consequentemente, mais difícil será a penetração do corante, principalmente se a molécula for grande, conforme citado por Clarke (1977). De acordo com Aspland et al. (1980), o caráter iônico das fibras influencia fortemente o seu tingimento. Se as cadeias do polímero das fibras tiverem, ou forem induzidas a ter, cargas iônicas por meio da seleção adequada das condições do banho de tingimento, serão potencialmente capazes de interagir com cargas opostas dos íons coloridos. Adicionalmente, os parâmetros do processo de tingimento – em particular, o pH, a força iônica e a temperatura – influenciam a interação corante/fibra. Além dessa relação, deve-se estabelecer o tipo do processo de tingimento a ser realizado – Contínuo (Semicontínuo) ou por Esgotamento (Descontínuo). Quase todos os processos podem ser divididos em duas partes principais, que são a aplicação da solução do corante seguida pela sua fixação. No processo por Esgotamento, o corante se desloca do banho para a fibra, sendo o banho várias vezes mais volumoso em relação ao peso do substrato. Três etapas são consideradas importantes no processo de tingimento: a montagem, a fixação e o tratamento final. Os tingimentos podem ser realizados em banhos chamados frios (mornos) ou quentes. Segundo Salem (2000), a reatividade de um corante é função do seu grupo reativo. A escolha de um corante depende de alguns parâmetros, como o substrato, o maquinário, o sistema de automação e o tipo de processo (Contínuo ou por Esgotamento). A figura 1.3 apresenta os principais grupos reativos dos corantes para os tingimentos a quente e a frio.

Figura 1.3 – Escala de reatividade

Durante o tingimento por Esgotamento, os corantes reativos são aplicados adicionando-se NaOH ou Na2CO3 para alcalinizar o banho e proporcionar à penetração mais fixação do corante na fibra. No término do processo de tingimento, algo entre 70% e 80% do corante está fixado na fibra e o restante é considerado hidrolisado, que está substantivamente montado e difundido na fibra celulósica. Para obter um tingimento com boa solidez, deve-se eliminar por completo o hidrolisado através de enxágue e ensaboamento com auxílio de um detergente, de acordo com Salem (2000). Atualmente, o tingimento reativo é uma especialidade cuja chave é o conhecimento técnico e a compreensão dos processos. Conforme M. Furrer, apud Clariant (2005), os aspectos mais importantes para um melhor tingimento reativo são: Substantividade, Migração, Esgotamento, Fixação, Comportamento na lavagem posterior, Reatividade, Penetração e Difusão. Para um melhor tingimento, antes da adição do álcali deve-se sempre comparar a fase de Migração, que é o movimento (equalização) do corante, com a fase de Substantividade, que, antes da adição do álcali, revela a quantidade de corante presente no material têxtil, interpretada em função da temperatura. O esgotamento do corante mostra o máximo de corante fixado ou não na fibra, porém, nunca pode ser mais alto do que o valor de esgotamento total. A reatividade é uma função do álcali, ou seja, quanto maior é a adição do álcali, mais rapidamente se processa a fixação, conforme ilustra a figura 1.4.

Figura 1.4 – Curvas de esgotamento e fixação

Tingimento6

Fonte: Salem, 2000 Fonte: Salem, 2000


Tabela 1.1 – Quantidades de Cloreto de Sódio e Carbonato de Sódio

Por último, completou-se com água, totalizando um banho de 25mL cada, uma vez que foi trabalhada a relação de banho de 1:5, a menor possível, e amostra de tecido de 5g. O tecido utilizado consiste de uma tela de gramatura 405g/m2, 100% algodão cardado, de título Ne 4/1 OET para a Trama e 8/2 OET para o Urdume, fornecido pela empresa Maliber Ltda., pronto para tingir, ou seja, alvejado. A tabela 1.2 mostra os corantes e as respectivas condições de processo.

Tabela 1.2 – Condições para cada processo de tingimento e respectivo corante

2.2 PROCEDIMENTOS Nos ensaios, foram utilizadas amostras de tecidos, corantes e reagentes da mesma procedência, assim como o mesmo equipamento, a fim de garantir a melhor reprodutibilidade do processo. Todos os ensaios foram realizados em uma máquina laboratorial semelhante ao modelo HT MATS, com capacidade para doze tubos, que simula o tingimento experimental em grande escala. O procedimento do equipamento consiste em um banho de glicerina, na qual todo o preparo do tingimento e a amostra de tecido são colocados dentro de um tubo de ferro fechado individualmente, que, por último, é posto na máquina à temperatura desejada e constante agitação. As amostras dos banhos foram coletadas em intervalos de 5 minutos até atingir o tempo total de 45 minutos, com triplicatas, trabalhando-se com uma concentração ≤ 0,5% de corante sem adição de Soda Cáustica. O mesmo foi feito com os tecidos. Para as soluções (banhos), os espectros de absorção na região VIS foram registrados em espectrofotômetro DU-650 Spectrophotometer, da Beckman; para os tecidos, as concentrações de cor foram determinadas pelo Método de Colorimetria, com o aparelho Spectraflash SF-600, da Datacolor.

1.4 PRINCÍPIOS TEÓRICOS DO TINGIMENTO COM CORANTES REATIVOS Segundo Salem (2000), os corantes reativos reagem com grupos hidroxílicos da celulose e, para que isso ocorra, há a necessidade da ionização desta última:

Existem duas razões para a adição de álcali no processo de tingimento: a ionização da celulose e a neutralização do ácido formado durante a reação. Durante o tingimento, ocorrem duas reações em meio alcalino, uma desejável, com a fibra, e outra indesejável, porém inevitável, com a água. Elas se distinguem em reação por Substituição e reação por Adição. A reação por Substituição se dá quando o grupo reativo do corante é portador de um ou mais átomos de Cloro ou de Flúor. Exemplos: Corantes de Monoclorotriazina, Diclorotriazina, Tricloropiridina, Diflúor e Monocloropiridina, entre outros. A reação por Adição ocorre quando se trata de um corante Vinilsulfônico. No processo de tingimento com corante reativo, devem ser estabelecidas condições que maximizam o rendimento da reação com a fibra e, consequentemente, minimizam a reação com a água.

2. PARTE EXPERIMENTAL2.1 CORANTES E REAGENTES Os corantes azul-marinho Bezaktiv S-MAX e azul-marinho Bezaktiv S-LF, da indústria química CHT, e os corantes azul-marinho Drimaren CL-R e azul-marinho Drimaren X/GN 150%, da indústria Clariant, foram dissolvidos em soluções aquosas na proporção de 100mL de água para 1g de corante cada. Depois, pegou-se uma alíquota de 2,5mL de cada solução, pois se trabalhou com uma concentração de corante igual a 0,5%. Nos ensaios experimentais, além dos corantes, foram adicionados aos banhos de tingimentos Cloreto de Sódio – NaCl (sal) e Carbonato de Sódio – Na2CO3 (barrilha) para melhor fixação e migração. As quantidades desses reagentes foram estipuladas pelos respectivos fabricantes, de acordo com a proporção de corante usada em cada tingimento. A tabela 1.1 mostra as quantidades utilizadas de Cloreto de Sódio e Carbonato de Sódio aquosas na proporção de 100mL de água para 1g de corante cada. Depois, pegou-se uma alíquota de 2,5mL de cada solução, pois se trabalhou com uma concentração de corante igual a 0,5%. Nos ensaios experimentais, além dos corantes, foram adicionados aos banhos de tingimentos Cloreto de Sódio – NaCl (sal) e Carbonato de Sódio – Na2CO3 (barrilha) para melhor fixação e migração. As quantidades desses reagentes foram estipuladas pelos respectivos fabricantes, de acordo com a proporção de corante usada em cada tingimento. A tabela 1.1 mostra as quantidades utilizadas de Cloreto de Sódio e Carbonato de Sódio.

Tingimento 7


Entre os intervalos de tempos 20-25 minutos, verificou-se em todos os tingimentos um pico referente à etapa de Substantividade. Nos tempos de 0-20 minutos, com a adição do Cloreto de Sódio, que atua como eletrólito, os corantes montam na fibra, ocorrendo os fenômenos de difusão, e a adição do álcali Carbonato de Sódio, que também atua como eletrólito, provoca um esgotamento adicional dos corantes, tornando mais eficiente sua fixação, uma vez que, entre os primeiros 20 minutos, os corantes montam somente na superfície, sem reagir com a fibra, como se estivesse em constante movimentação do banho com a fibra, se difundindo mediante a temperatura. Nas curvas de concentrações dos corantes no tecido (Cor), os resultados mostram que as interações corantes/solução e corantes/fibra são inversamente proporcionais, confirmando os tingimentos. O Gráfico 3.2 mostra as curvas de concentrações da cor no tecido para cada corante, com um grau médio de Substantividade de 85%, comprovando que os tingimentos foram efetivos.

Gráfico 3.2 – Concentrações (tecido)/Tempos dos quatro corantes

Tingimento

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES3.1 ENSAIOS DE TINGIMENTOS Nos quatro ensaios de tingimentos, percebeu-se um comportamento similar entre os corantes por meio das curvas de concentrações. Constatou-se o esgotamento total dos corantes durante todo o processo dos banhos de tingimentos, uma vez que no final dos experimentos, praticamente a concentração de corante permaneceu constante para cada um dos corantes, conforme apresenta o Gráfico 3.1:

Gráfico 3.1 – Concentrações (solução) / Tempos dos quatro corantes

9

3.2 CORRELAÇÕES Foram propostas correlações para representar o comportamento dos tingimentos para os corantes tintos a frio, onde se tem uma reação mais efetiva com a celulose, comparado com o tingimento a quente. Essas correlações serão determinadas com base nos dados experimentais de concentrações dos corantes na solução e no tecido em função do corante, tempo e a interação entre corante e tempo, como descrito na equação 3.1:Eq 3.1Correlação = A + B.corante + C .tempo.corante.tempo

Foram propostas correlações para representar o comportamento dos tingimentos para os corantes BEZAKTIV S–MAX e Marinho Dri-maren CL–R, escolhidos por serem classificados para o tingimento a frio, através da Eq.1.1 já mencionada. Para representar os dados correlacionados, foi preciso dividí-los em níveis, da mesma forma utilizada no planejamento experimen-tal, sendo o corante BEZAKTIV S-MAX representado como nível -1, e o corante Drimaren CL-R como nível 1, para conseguir determinar as correlações. O estudo das correlações foi executado em duas partes do pro-cesso de tingimento, devido à fase de Substantividade, sendo a pri-meira nos primeiros vinte minutos de tingimento, onde ocorreu a difusão e a segunda para os vinte e cinco minutos restantes do pro-cesso, dada pela reação, ambos para as concentrações dos corantes / solução e corantes / tecido. Os valores encontrados a partir destes estudos para as correlações corantes / solução (g/mL) e corantes / tecido (%) com corante, tem-po (min) e interação corante e tempo para os 20 primeiros minutos e 25 minutos restantes são descritos respectivamente nas Eqs 3.2 a 3.5.

Concentrações de corantes na soluçãoEq 3.2Correlação = 0,3608 ± 0,01752 + 0,02417 ± 0,01752.corante - 0,01560 ± 0,001278.tempo + 6,667.10-5 ± 1,28.10-3.corante.tempoEq 3.3Correlação = 0,2485 ± 0,01822 + 0,02550 ± 0,01822.corante - 0,004100 ± 0,0005102.tempo + 1,667.10-4 ± 5,102.10-4.corante.tempo

Concentrações de cor no tecidoEq. 3.4Correlação = 1,395 ± 5,550 - 7,105 ± 5,550.corante + 5,221 ±0,4053.tempo + 0,3615 ± 0,4053.corante.tempo

Revista Química Têxtil | Tingimento10

Eq. 3.5Correlação = 33,88 ± 3,174 - 14,92 ± 3,174.corante + 1,512 ± 0,08888.tempo + 0,3119 ± 0,08888.corante.tempo

Contudo, como podemos observar pelas equações 3.2 e 3.3, a interação corante.tempo pode ser considerada nula, pois não tem significado físico uma vez que, quando aplicados os desvios encontrados, assume valor zero. Assim sendo, para a correlação dos corantes na solução desconsiderando a interação corante.tempo, temos as seguintes novas equações:

Eq. 3.6Correlação = 0,3608 ± 0,01707 + 0,02500 ± 0,006967.corante - 0,01560 ± 0,001246.tempoEq. 3.7Correlação = 0,2485 ± 0,01796 + 0,01967 ± 0,003557.corante - 0,004100 ± 0,0005030.tempo

Os gráficos 3.3 e 3.4 mostram o efeito da correlação, confirmando que os valores representam adequadamente o processo.

Gráfico 3.3 - Concentrações de corantes na solução versus tempos e corantes (primeiros 20 minutos), sendo (a) para corante -1 e (b) para corante 1

Gráfico 3.4 - Concentrações de corantes na solução versus tempos e corantes (25 minutos restantes), sendo (a) para corante -1 e (b) para corante 1

| Revista Química TêxtilTingimento 11

Para os 25 minutos restantes, todas as variáveis correlacionadas de acordo com a Equação 3.5 resultaram em um bom ajuste entre os valores simulados e experimentais. O gráfico 3.6 ilustra a correlação da cor no tecido.

4. CONCLUSÕES E SUGESTÕES Os resultados atestam que todos os corantes tiveram um bom desempenho no processo de tingimento experimental. Contudo, para ter um esgotamento total, além da escolha adequada da temperatura, a adição do Carbonato de Sódio é essencial para melhor aproveitamento do corante e menor geração de resíduo industrial. Dessa forma, com a combinação da temperatura e quantidades de sal e barrilha adequadas e indicadas pelos fabricantes, se alcançou um tingimento equalizado. Um estudo das correlações dos corantes destinados ao tingimento a frio foi executado, comprovando que os resultados dos tingimentos experimentais são representados pela correlação proposta, tornado-se eficiente para descrever o processo com relação ao tempo de processo de tingimento.

AGRADECIMENTOSCapes – Concessão de bolsa de estudos, CHT – Brasil Química Ltda., Clariant, Maliber – Ind. e Com. Têxtil Ltda.

Para a correlação obtida para a cor no tecido, a interação corante-tempo também foi desprezível nos 20 primeiros minutos do tingimento, obtendo-se a equação 3.8. Eq 3.8Correlação = 1,395 ± 5,715 - 2,586 ± 2,331.corante + 5,221 ± 0,4174.tempo

O gráfico 3.5 apresenta os resultados obtidos.

Gráfico 3.5 - Cor no tecido versus tempos e corantes (primeiros 20 minutos), sendo (a) para corante -1 e (b) para corante 1

Gráfico 3.6 - Cor no tecido versus tempos e corantes (25 minutos restantes), sendo (a) para corante -1 e (b) para corante 1

VoanálisenaVoanálisena

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Tecidos Funcionais 13 | Revista Química Têxtil

Tecidos Funcionais

RESUMONão há nenhuma fibra natural que pode ser usada para fabricar

material filtrante apropriada para todas as situações. Em termos de propriedades químicas, físicas e mecânicas, um meio filtrante de sucesso deve ser adaptado para atender aos requisitos especí-ficos de um determinado sistema de filtragem. Em outras palavras, o meio filtrante ideal deve ser determinado para cada caso, sendo cada aplicação escolhida individualmente.

Como resultado, as atividades de investigação e desenvolvimen-to de novos têxteis para atender à área de filtração de gases quentes têm sido focadas na prestação de uma vasta seleção de produtos de filtração de forma a satisfazer às necessidades das plantas indus-triais e os protetores do meio ambiente. Em aplicações que exijam resistência à chama, a estabilidade dimensional da poliamida aro-mática em condições de calor e chama ajuda a manter a integridade do elemento filtrante e a resistir às rachaduras no não tecido.

Os testes de desempenho do novo não tecido foram acompanhados em laboratório pelos seguintes métodos: microscopia, determinação da massa por área, espessura, permeabilidade, resistência à tração,

emissão de particulados e inflamabilidade, seguindo a NBR 13098, de preparação de corpos de prova para ensaios em laboratório.

Os resultados de desempenho mostram uma retenção de filtra-ção de particulados com menos de 2,5 micros, estabilidade de alta dimensão com durabilidade de longo prazo e maior resistência à chama com redução de rachaduras.

As fibras precisam ter propriedades que ajudam a maximizar a duração de um não tecido como elemento filtrante. Isso inclui o nível adequado de temperatura e resistência mecânica e química, além da estabilidade dimensional.

Todas essas avaliações foram aprovadas nesse novo têxtil, testa-do em condições extremas, obtendo uma eficiência superior com-parada com outra meta-aramida pura.

1. INTRODUÇÃOO avanço da ciência e da tecnologia têxtil para a produção de so-

fisticadas estruturas de fibras, fios e tecidos tem sido a força motriz no desenvolvimento de metodologias que proporcionem determi-nadas qualidades dos materiais têxteis, para a aplicação na filtração de particulados, como a resistência à chama e retenção de finos. Dessa forma, a tecnologia pode ser considerada um fator importan-te na obtenção de vantagens competitivas, assim como os avanços das ciências de polímeros e de fibras que vieram satisfazer um mer-cado cada vez mais competitivo e inovador.

Autores: Ceron, Luciano Peske1; Einloft, Sandra Mara Oliveira1,2; Ligabue, Rosane Angélica1,2; Lopes, Natália Feijó2

1Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecno-logia de Materiais (PGETEMA), Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS) Porto Alegre - RS (Brasil) e-mail: [email protected] de Química, PUCRS Porto Alegre - RS

Revisão Técnica: Dimas Novaes

DESENVOLVIMENTO DE NÃO TECIDO DE POLIAMIDA AROMÁTICA PARA A FILTRAÇÃO DE PARTICULADOS FINOS

O estudo comparou o desempenho de um novo têxtil - não te-cido composto de microfibra fibrilada de para-aramida e fibra de meta-aramida - com o da poliamida aromática atual do mercado, a chamada meta-aramida pura

A poliamida é fabricada a partir da reação da hexametilenodia-mina e do ácido adípico, conforme pode ser observado na figura 1.

Esses compostos são dissolvidos em metanol e sofrem aqueci-mento, formando um “sal nylon” que tem sua policondensação terminada a 280 ºC. Essa massa fundida é fiada e se solidifica ao ar frio. À saída da fieira, as cadeias de polímeros apresentam uma disposição caótica, conferindo ao fio baixa resistência. Depois, são submetidos a um processo de estiramento, com o objetivo de para-lelizar os fios e aumentar a resistência da fibra[1]. A estrutura quími-ca dessa fibra apresenta grupos amida, os quais formam, através do hidrogênio, ligações cruzadas entre as cadeias metilênicas. As ma-cromoléculas de poliamidas contêm, em pequeno número, grupos funcionais ativos (amino e carboxi) nas terminações das cadeias[2].

Em poliamidas aromáticas (figura 2), pelo menos 85% das li-gações amida estão unidas diretamente a dois anéis aromáticos. Quando conjugados aos grupos amida, os anéis aromáticos de benzeno formam uma ligação forte e resistente ao ataque químico e adquirem elevado grau de resistência ao calor. Como resultado, a poliamida não derrete e pinga apenas quando é exposta por perío-dos prolongados à alta temperatura, próxima de 290 ºC[3].

Conforme a NBR 13370, um não tecido é formado por uma es-trutura plana, flexível e porosa, constituído de um véu ou manta de fios ou filamentos orientados direcionalmente ou ao acaso e con-solidados por vias mecânicas, químicas ou térmicas e, ainda, pela combinação destas[4]. Segundo Hardman[5] e Donovan[6], na aplica-ção de não tecidos para filtração de pó, a formação da torta ocorre mais lentamente que em tecidos, tendo maior vida útil. Portanto, os não tecidos tornam-se ideais para a filtração de particulados finos, pois o espaço disponível para passagem do fluxo é constituído por caminhos preferenciais, que bloqueiam os particulados menores por impactação ou deposição inercial.

Os não tecidos como elementos filtrantes em filtros de mangas têm sido largamente utilizados no combate à poluição atmosféri-ca, causada pela dispersão de materiais particulados no ar e que se origina dos mais diversos processos industriais e de extração, tais como: mineração de carvão natural, cimenteiras, indústrias cerâmi-cas e indústrias de transformação química[7].

A fibra de poliamida como um não tecido para filtração de parti-culados tem resistência moderada a ácidos e álcalis, resistência fra-ca à hidrólise, resiste até 6% em volume de H2O e 20% em volume de O2 e, acima deste valor, sofre oxidação.

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Além disso, a fibra de poliamida propaga combustão ao ar at-mos-férico, pois tem LOI (índice limite de oxigênio) de 21% e possui resistência excepcional a fagulhas. Suporta temperaturas de 220 ºC por cerca de 15 minutos e, na temperatura de operação normal, até 200 ºC, apresenta um encolhimento máximo <1%[8] sobre as condi-ções originais.

Um filtro de profundidade forma “torta” na superfície de entrada, assim, sua vida útil é comprometida, reduzindo significativamente a eficiência na captura de particulados finos. Entretanto, um filtro de superfície corretamente projetado deve remover e impedir a migração de partículas finas pelo não tecido, evitando a emissão ao meio ambiente.

Este artigo aborda as principais propriedades de uma nova for-mulação de fibras de poliamida aromática, utilizada como não te-cido em filtro de mangas, para filtração de gases quentes sujos em

Figura 2 – Poliamida aromática

Fonte: DuPont, 2009

Figura 1 – Reação de obtenção da poliamida

Tecidos FuncionaisRevista Química Têxtil |

fábricas de asfalto, cimento clínquer, forno elétrico a arco para fer-ro e metais não ferrosos, ferros-liga, fundições, indústrias de brita, alumínio, coque, química, siderúrgica, cerâmica, cal, gesso e outras.

O objetivo deste trabalho é o estudo do desempenho do não te-cido formado pela mistura de microfibra fibrilada de para-aramida e fibra de meta-aramida, comparado com a poliamida aromática atual do mercado, a meta-aramida pura.

2. MATERIAIS E MÉTODOSOs testes foram desenvolvidos nos laboratórios das empresas Du-

Pont do Brasil e Renner Têxtil, respectivamente responsáveis pela fa-bricação da fibra (figura 3-a) e produção do não tecido (figura 3-b).

Figura 3 – (a) Fibra de m-aramida + p-aramida;

(b) Não tecido de m-aramida + p-aramida

Tecidos Funcionais 15

2.1 MORFOLOGIA DAS FIBRASAs microfotografias das fibras em não tecidos foram realizadas

em microscópico PZO Poland, para observar as diferenças de áreas superficiais entre as misturas.

2.2 GRAMATURA E ESPESSURAO controle da variabilidade da gramatura e espessura está asso-

ciada ao desempenho do não tecido, pois a filtração com micro-fibra fibrilada deve ser melhorada. A determinação de massa por área foi realizada segundo a NBR 12984 em balança semianalítica PB1502 Metter Toledo. A medida da espessura foi realizada em es-pessímetro seguindo a NBR 13371.

2.3 PERMEABILIDADEO método consiste em medir o fluxo de ar que atravessa o não

tecido em função do tempo, ajustado a uma condição constante de pressão, seguindo a NBR 13706. A amostra do têxtil é colocada no orifício do permeabilímetro Karl Schröder KG (figura 4) e medida durante 30 seg. ajustada com pressão constante de 20 mm de colu-na d’água. O resultado é expresso na unidade de L/min.dm2.

2.4 RESISTÊNCIA À TRAÇÃOO ensaio tem por objetivo verificar a tensão máxima necessária

para romper um corpo-de-prova no momento da ruptura, confor-me a NBR 13041. O aparelho utilizado foi uma máquina universal de ensaios Frank, modelo 81565 IV.

(a) (b)

Figura 4 – Permeabilímetro

2.5 EMISSÃO DE PARTICULADOS Os ensaios em laboratório para teste de desempenho foram rea-

lizados no aparelho simulador de filtragem ETS (figura 5), seguindo a norma ASTM D6830-02. O equipamento controla a emissão de particulados, massa total, pressão residual inicial e média, tempo de ciclo de filtração média e número de ciclos de filtração. Um sen-sor de imagem óptico acompanha a opacidade da poeira e do ar, para verificar se o sistema é estável durante todo o período do tes-te[9]. A filtração e as condições de limpeza foram adaptadas a partir do método alemão VDI 3926, para simular as condições que preva-lecem nas operações reais de filtração.

O procedimento do teste foi constituído de três etapas distintas: 1) carregamento contínuo de pó, seguidos de 10.000 ciclos de lim-peza, com pulsos rápidos a cada 3 segundos; 2) rápido acondicio-namento, que consistiu de 30 ciclos de filtração normal com carga de poeira continua, formando um bolo de poeira para adequar o têxtil, até atingir uma diferença de pressão de 1000 Pa; 3) teste de performance, realizado em 6 horas de duração, com ciclos de lim-peza e carregamento de poeira feitos constantemente e gravados. As concentrações de poeira expelidas são medidas até 2,5 μ (PM 2.5), assim como o ganho de peso de cada substrato.As condições fixas do teste foram realizadas com:• Teste do pó: Alumina (1,5 ± 1,0 μ de diâmetro médio de massa);• Taxa de alimentação: 100 ± 20 g/h;• Temperatura do gás: 25 ± 2º C;• Pressão do pulso de limpeza: 1000 Pa.


Preparação AcabamentoTinturaria Estamparia Corante

17Tecidos Funcionais | Revista Química Têxtil

Tabela 1 – Resultados gramatura, espessura, permeabilidade e tensão de

ruptura para a m-aramida pura e m-aramida + p-aramida

pela aglomeração de partículas no interior do meio, que passam a agir como novos elementos coletores, melhorando a captura de finos[12]. A maior captura de finos inicialmente proporciona uma menor emissão de particulados, o que, em certos processos, é uma condição necessária, devido à localização destes sistemas dentro de cidades.

3.2 PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICASOs resultados das propriedades como gramatura, espessura,

permeabilidade e tensão de ruptura da m-aramida+p-aramida e a sua comparação com a m-aramida pura são mostrados na tabela 1. Cada resultado representa a média de dez amostras realizadas, com seu respectivo desvio padrão.

Como já era esperado, com a adição de microfibras fibriladas de p-aramida conseguiu-se preencher melhor os espaços vazios, com-pactando as fibras com outra configuração interna no não tecido.

2.6 INFLAMABILIDADEO ensaio de inflamabilidade é um método comparativo de de-

terminação dos efeitos de um pequeno foco de incêndio sobre a superfície de têxteis, também conhecido como hot metal nut, que simula o impacto de partículas superaquecidas. Esse ensaio foi re-alizado em câmara confinada com temperatura em 290 ºC para o cilindro metálico central, controlando o tempo e a queima da áre afetada, seguindo a norma britânica BS 4790:1987.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Figura 5 – Esquema do equipamento ETS de simulação laboratorial

3.1 PROPRIEDADES MORFOLÓGICASAs morfologias das fibras como um não tecido foram examina-

das em corte transversal, como mostra a figura 6.

A figura 6 mostra que houve uma incorporação homogênea das microfibras fibriladas de p-aramida (figura 6-b) na malha da m-aramida (figura 6-a).

De forma geral, a filtração se dá primeiramente pela captura de particulados no interior do meio filtrante, na superfície das fibras.

A essa etapa, segue-se a impregnação do têxtil e a formação de uma camada superficial de material particulado, denominado de torta de filtração[10]. Com o transcorrer da filtração e consequente coleta das partículas, inicia-se uma fase de transição, com a for-mação de dendritos[11]. Esses dendritos são estruturas formadas

(a) (b)

Figura 6 – (a) m-aramida pura; (b) m-aramida + p-aramida

Fonte: Renner Têxtil, 2001

19Tecidos Funcionais | Revista Química Têxtil

Consequentemente, conseguiu-se diminuir a espessura e permea-bilidade quando comparado com a m-aramida pura (figura 7). Essas características modificadas no não tecido melhoram a performance de captura de particulados finos.

A propriedade de resistência à tração foi melhorada com o reforço híbrido de m-ramida + p-aramida, aumentando a vida útil do mate-rial em aplicações, pois a tensão de ruptura aumentou entre 10% e 25% de forma linear, comparados com a meta-aramida (figura 8).

Para não tecidos de mesma gramatura, consegue-se aumentar a eficiência da filtração de pó com o decréscimo do diâmetro das fibras. De modo geral, mantendo-se a densidade do têxtil, têm-se, com a redução do diâmetro das fibras, um comprimento total maior da fibra, uma maior área superficial e a redução dos poros[13].

Figura 7 – Efeito da gramatura na espessura e permeabilidade

do não tecido

Figura 8 – Efeito da gramatura na tensão de ruptura do não tecido

Os desvios padrões menores nas amostras de m-aramida + p- aramida caracterizam uma melhor compactação das microfibras pelas estruturas internas de não tecido ( menor permeabilidade).

Os resultados comparativos entre as curvas revelam maior efici-ência de filtração para o não tecido de m-aramida + p-aramida. Já para não tecidos mais leves com microfibras (452), mostram uma performance similar de emissão em relação às gramaturas superio-res de m-aramida (524).

4. CONCLUSÕES A vasta gama de tipos de agressões ao meio ambiente nas ativi-

dades industriais exige novas tecnologias para inovar materiais e processos, surgindo, assim, os têxteis técnicos que revolucionam a indústria têxtil.

Este trabalho descreve a fabricação de estruturas híbridas em não tecido com microfibras e a combinação das propriedades das estruturas de meta-aramida e para-aramida, fabricadas sob forma de composto. Obteve-se, dessa maneira, um efeito de sinergia de propriedades, em que cada uma das fibras contribuiu com as suas propriedades para a obtenção de um não tecido com proprieda-des melhoradas, para a filtração de particulados finos em aplicação para filtros de mangas.

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3.3 PROPRIEDADES DE RETENÇÃOA tabela 2 e a figura 9 apresentam os resultados do método VDI

3926, comparando as emissões por vazamentos conforme a grama-tura dos não tecidos em teste. Cada resultado representa a média de quatro amostras realizadas, com seu respectivo desvio padrão. Os resultados comparativos entre as curvas revelam maior eficiên-cia de filtração para o não tecido de m-aramida + p-aramida. Já para não tecidos mais leves com microfibras (452), mostram uma perfor-mance similar de emissão em relação às gramaturas superiores de m-aramida (524).

3.4 PROPRIEDADES TÉRMICASO comparativo térmico de fusão entre os dois materiais, subme-

tidos a uma mesma temperatura de chama, ocorreu em tempos diferentes de exposição ao cilindro metálico central. Os resultados levam a caracterizar que as fibrilas de para-aramida aumentam o grau de resistência ao calor, retardando a fusão do não tecido por partículas aquecidas, conforme mostra a figura 10.

Figura 10 – (a) m-aramida 465 g/m2: 5 seg;

(b) m-aramida + p-aramida 452 g/m2: 30 seg

5. AUTORLuciano Peske Ceron é engenheiro químico; doutorando em En-

genharia e Tecnologia de Materiais; mestre em Engenharia e Tec-nologia de Materiais; especialista em Gestão Ambiental e em Ges-tão Empresarial. Atualmente, é engenheiro químico nas empresas Renner Têxtil (responsável técnico pela fabricação de não tecidos e confecção de mangas filtrantes) e Inbrape (responsável técnico pela fabricação de persianas de não tecido e plásticas). Participa do conselho editorial da revista Meio Filtrante.

(a) (b)

Figura 9 – Emissão de poeira conforme a gramatura

Tabela 2 - Resultados do método VDI 3926

Tecidos Funcionais | Revista Química Têxtil


Qualidade

CUIDADOS NO TRATAMENTO DE LIMPEZA DE TECIDOS E BENEFICIAMENTO TÊXTIL SÃO CONTRADIÇÕES?

Os cuidados profissionais objetivam garantir que o tecido não seja danificado e que a sua vida útil não diminua, por isso, as lavanderias devem se orientar por regras de caracterização de cuidado no tratamento de limpeza, grau de sujeira e tipo de tecido

A limpeza profissional de tecidos tem sua origem em um dos mais velhos e tradicionais ofícios. Consciência de moda e qualidade de vida são, hoje em dia, impensáveis sem o serviço das lavanderias profissionais. Especialmente no tratamento clássico de lavagem ou limpeza de tecidos, não se medem esforços para proporcionar aos tecidos de vestuário ou a qualquer outro tipo, um tratamento adequado e ecologicamente correto. Tanto as pequenas lavanderias quanto as grandes empresas encarregadas da lavagem ou limpeza trabalham com técnicas altamente desenvolvidas, não agressivas ao meio ambiente, e com processos que exigem profissionais bem formados e altamente especializados.

Parceria têxtil Antes de qualquer coisa, é importante esclarecer que o alvo de todos os envolvidos é o mesmo, ou seja, prolongar a vida útil de tecidos. É necessário que o beneficiador e o confeccionista saibam qual é o tipo de desgaste que um tecido sofre durante o processo de lavagem ou limpeza. Em contrapartida, o profissional encarregado desse processo adquire informações referentes à fabricação e ao beneficiamento de tecidos. Depois da fabricação – seja em tear, malharia, etc. –, o tecido ainda não está pronto para a confecção. É o beneficiamento que acarreta as características necessárias de uso que o tecido não possui após a fabricação ou, então, só possui em partes. Essas qualidades se modificam sob a influência dos ciclos de lavagem ou limpeza, fatores ambientais e, não por último, do desgaste normal. Muitas vezes, essas modificações aparecem somente após um tratamento.

Qualidade

Autores: Dipl.-Ing. Pamela Krix, chefe do projeto Pesquisa & Desenvolvimento Técnico de Aplicação, na área de cuidados no trata-mento de tecidos da Fa. BÜFA -, Sistemas de Limpeza GmbH + Co. KG, em Olden-burg, na Alemanha

Tradução:Ursula Liedgens

Revisão Técnica: Humberto Sabino

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CAUSADORES DE DANOSestatística 2008


Uma estatística de 2008* mostra a seguinte classificação de danos causados em tecidos:1º lugar – por desgaste normal (31%),2º lugar – durante a fabricação (29%),3º lugar – por limpeza ou lavagem (25%).

Em caso de danos, o consumidor quase sempre culpa, em primeiro lugar, a lavanderia. A insatisfação do consumidor dificulta o esclarecimento devido ao envolvimento emocional e, às vezes, somente um perito pode resolver a questão.

Cuidados no tratamento de limpeza A limpeza profissional divide-se em dois tipos de tratamento: limpeza com percloroetileno ou outro tipo de solvente, e lavagem com água. O profissional de limpeza decide qual é o tratamento adequado após examinar e separar os tecidos, sempre observando as informações existentes sobre os tecidos. Essas informações indicam qual é o tratamento máximo permitido. Além disso, o grau de sujeira é avaliado e, normalmente, manchas e peças bastante sujas são pré-tratadas. Antes, é feita uma prova em uma parte interior de uma peça, como na bainha, por exemplo, com a finalidade de testar se a solidez da cor é adequada para o produto a ser utilizado. Bastante sensíveis são a seda, a viscose e o acetato. Frequentemente, ocorrem clareamentos ou mudança de cor nesses materiais mais sensíveis; quando um tecido é friccionado, aplicando localmente um produto, danos em fibras – principalmente de tecidos finos – são inevitáveis. Os peritos da área de tratamento de limpeza também devem ter uma solução para os problemas de limpeza e lavagem de tecidos finos. Um risco incalculável para as lavanderias são vestuários com entretelas escuras. Por exemplo: uma lavanderia recebe uma jaqueta bege/marrom, com uma entretela marrom, que apresenta manchas de café. Essas manchas devem ser removidas com tratamento local. Consegue-se removê-las, porém, uma nova mancha surge no local da limpeza, provocada por um sangramento da entretela. Constata-se, assim, que a solidez úmida do tingimento da entretela foi insuficiente. Em caso de dúvida, o cliente deve ser avisado antecipadamente do problema que pode surgir, a fim de evitar discussões e mal-entendidos posteriores. O principal motivo que leva a reclamações é a mudança de cor, que representa 20% do total de reclamações. Se qualquer tratamento úmido deve ser efetuado com cuidado, o mesmo precisa ser feito em um tratamento com solventes como, por exemplo, em um tratamento com percloroetileno. Os métodos aplicados em testes de solidez úmido de tingimentos ou estampas têm normas. Seguindo as normas ISO (International Standardisation Organization), avalia-se com escala cinza a mudança de tonalidade (ISO 105-A02) e o sangramento no material acompanhante (ISO 105-A03). Mesmo assim, podem ocorrer mudanças de tonalidade por causa da transferência de

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corantes. Sendo um tratamento úmido impossível, um tratamento local com presença de um solvente deve ser possível. De qualquer forma, deve-se levar em consideração a resistência ou a solidez da cor contra solventes. Às vezes, uma peça de vestuário não pode ser limpa ou lavada. Manchas gordurosas e oleosas de alimentos devem ser tratadas localmente – na presença de solvente – antes de um tratamento molhado. Nesse caso, pode ser que um corante disperso de baixa solidez e solvente, utilizado no tingimento de uma entretela de PES, migre durante a secagem. Nas normas Ginetex (associação internacional para etiquetagem de cuidados com produtos têxteis) para a caracterização de limpeza de 2009, o símbolo “Não tratar com solventes” exclui um tratamento com solventes. Durante o tratamento de limpeza, sempre podem ocorrer situações que gerem discussões sobre o comportamento de um tecido. Às vezes, consumidores dizem que a qualidade e o conforto de uma peça de vestuário se perdem durante o tratamento de limpeza profissional. O profissional de limpeza, nesse caso, deve contestar a opinião incondicionalmente. Existe a possibilidade de se aplicar novamente certos acabamentos como, por exemplo, antiestático, amaciamento, acabamentos hidrófilos ou hidrófobos, antifogo e outros. Deve-se observar que essas aplicações não resistem a uma limpeza profissional e devem ser reaplicadas depois de cada tratamento de limpeza.

Acabamentos que podem ter uma influência sobre a percepção subjetiva através do toque em um tecido devem ser prioridade para o beneficiador. Os tecidos devem manter suas características mesmo após o tratamento de limpeza ou lavagem.

Caracterização de cuidados Na Alemanha, a utilização dos símbolos de cuidado é opcional, porém, a aplicação das regras e dos regulamentos vigentes é obrigatória. Os símbolos de cuidado devem ser aplicados integralmente, sem dar margem a erros de interpretação. As informações têm que ser verídicas e o tratamento de limpeza é sempre determinado de acordo com o componente mais delicado. O confeccionista tem o dever de colocar uma etiqueta que indique os cuidados a serem tomados para o tecido em questão. Para obter essas informações, ele precisa obter da rede de fabricantes

Acabamentos que podem

ter influência sobre a

percepção subjetiva através

do toque em um tecido

devem ser prioridade para

o beneficiador

*Fonte: Associação Alemã de Lavanderias (DTV – Deutscher Textil-Reinigungs-

Verband), anuais 2009/2010, pág. 60

Qualidade

| Revista Química Têxtil 31

(tecelagem, beneficiamento, botões, zíper, etc.) todas as informações necessárias sobre os cuidados a serem tomados para, assim, manter a qualidade de cada componente. Como o confeccionista é responsável pela exatidão, todos os fornecedores devem declarar o que o material fornecido pode ou não pode suportar. Os símbolos internacionais devem conter todos os detalhes do material e da fabricação, inclusive os detalhes de aplicações e enfeites. Mesmo as sequências de tratamentos de limpeza ou de lavagem devem ser consideradas. Peças de vestuário que não podem ser submetidas a nenhum tipo de tratamento de limpeza ou lavagem devem apresentar em suas etiquetas o símbolo adequado. A pergunta “o profissional e, respectivamente, a lavanderia, trabalham conforme as características de cuidado?” está sempre em pauta, porque as indicações de cuidados nas etiquetas dão certa garantia de que o tecido não sofrerá dano durante o tratamento de limpeza. Porém, a caracterização de cuidado não é uma garantia de qualidade, assim como não garante que todo tipo de sujeira ou mancha será eliminado. As etiquetas de cuidado são, muitas vezes, consideradas incômodas e, por isso, eliminadas. Mas são as características de cuidado que dão informações insubstituíveis sobre a atenção a ser considerada durante o tratamento de limpeza ou lavagem. Características de cuidado insuficientes ou ausentes exigem um aviso de risco para o consumidor. Nesse caso, o sucesso do tratamento de limpeza depende do profissional, que deve ser experiente e estar sempre disposto a se informar com outros profissionais do ramo sobre experiências adquiridas na prática, a fim de ampliar os seus conhecimentos e garantir o sucesso de seu trabalho. A troca de informações, nesse caso, é fundamental. Tratamentos mais suaves ou temperaturas abaixo do que é indicado nas etiquetas são sempre permitidas. Como perito, o profissional encarregado do tratamento de limpeza ou lavagem deve diagnosticar se uma etiqueta de cuidado está ou não correta.

As reclamações sobre revestimentos (coatings) são frequentes e ocupam o segundo lugar na estatística (11% em 2008). Se uma jaqueta que dever suportar diversas condições de tempo tem uma caracterização de material que indica PVC, mas na característica de cuidado recomenda-se um tratamento com a presença de solvente, o encarregado da limpeza deve reconhecer que, nesse caso, a orientação está errada. Quando se trata de uma jaqueta de couro artificial sem indicações sobre o material com que ela foi produzida, ou mesmo nenhuma caracterização de cuidado, pode se testar a presença de PVC com a conhecida Prova de Bernstein.

Execução da prova de Bernstein:

- Ponha um fio de cobre sobre uma chama até o mesmo incandescer. - Pressione o fio sobre o material a ser tratado (tecido ou, como nesse caso, couro artificial). - Ponha o fio de cobre novamente sobre uma chama. Se agora a chama se tornar verde, cloro está sendo liberado, o que significa que há presença de PVC no material. Uma lavagem com água é sempre indicada quando há suspeita ou quando há uma descrição correta que indique que a peça de vestuário em questão contém revestimento com PVC, tratamento

de PU ou couro acrílico.

Qualidade

RECLAMAÇÕES estatística 2008

Características de cuidado

insuficientes ou ausentes

exigem um aviso de risco

para o consumidor

CONCLUSÃO A disposição do responsável pela limpeza e lavagem de tecidos de se aperfeiçoar, de procurar a comunicação com outros profissionais do ramo, a fim de trocar experiências, é de suma importância para evitar reclamações de mudança de cor, revestimentos, etc. Informações sobre novos processos de beneficiamento, métodos de tingimento ou solidez inferior, como consequência da proibição de determinados grupos de corantes, são indispensáveis para o profissional da área de limpeza e lavagem. Um resultado final bem aceito por todos só é garantido quando os detalhes do processo de cuidado são considerados na sua totalidade. Gerar a satisfação do cliente deve ser o interesse de todos os envolvidos no processo de limpeza e lavagem. Somente assim é que se garante o retorno do cliente. É indispensável promover confiança e isso só se consegue pela cooperação de todos os envolvidos, ou seja, fabricantes, beneficiadores e responsáveis pela limpeza e lavagem.


Efluentes Têxteis

REUSO DE EFLUENTES TÊXTEIS GERADOS POR TINGIMENTOS

DE ALGODÃO EFETUADOS COM CORANTES PRETOS

O objetivo dos autores é analisar o comportamento de corantes pretos em efluentes oriundos de tingimentos de tecidos compostos por fibras celulósicas tratados com UV/H2O2, para verificar a possibilidade de reaproveitamento total dos banhos de tingimento

RESUMOO objetivo deste trabalho foi estudar a reutilização de efluentes

têxteis oriundos de tingimentos de fibras celulósicas na cor preta. Foram estudados quatro tipos de corantes: direto, sulfuroso e dois tipos de reativos. Depois de efetuados os tingimentos segundo orientações dos fabricantes, os efluentes foram diluídos na proporção de 1:9 com pH 7, submetidos à radiação ultravioleta na faixa de λmáx = 237 nm em presença de 3,50 x 10-2 mol.L-1 de H2O2 e à temperatura de 296 K durante 120 minutos. A eficiência na descoloração ficou em 9% para o sulfuroso, 52% para o direto, 98% para o corante Reativo A e 99% para o corante Reativo B. Os efluentes obtidos foram utilizados para tingimento de algodão na cor branca e comparados com um tingimento efetuado com água da Sabesp. Os resultados então, foram comparados por espectrofotometria UV/VIS, Sistema CIELab, em DL, sendo: DLSabesp (Padrão) = 0,0; DLDireto = -0,28; DLReativo A = -0,17 e DLReativo B = 0,10, indicando como mais positiva a reutilização do efluente oriundo do tingimento com corante Reativo B.

1. INTRODUÇÃONos dias de hoje, a busca por sustentabilidade tem sido árdua.

Segundo Prado & Prado (2010), no biênio 2008-2009 houve um aumento de 3,87% no beneficiamento de tecidos de algodão, como demonstrado no gráfico da figura 1.

Levando-se em consideração o fato de que todo esse produto é tinto, lavado ou estampado e que, para tanto, é utilizado um volume expressivo de água, em torno de 50 a 100 L.kg-1 (Ruschioni, 2007), chega-se a um alarmante aumento do consumo médio de água de aproximadamente 3,2 mil m³.

Além desse aumento, é fato que a indústria têxtil, em particular, apresenta elevada demanda de água em seus processos, gerando grande quantidade de águas residuárias, as quais, geralmente, contêm altas cargas de sais dissolvidos, surfactantes, sólidos suspensos e matéria orgânica, principalmente de corantes na forma de moléculas complexas (Neamtu et al., 2002).

Efluentes Têxteis

Autores: Jorge Marcos Rosa1,2; Elesandro Antônio Baptista2 e José Carlos Curvelo Santana2

1Escola Senai Francisco MatarazzoR. Correia de Andrade, 232 – BrásCEP 03008-020 – São Paulo – SPe-mail: [email protected]

2Programa de Mestrado em Engenharia de Produção Universidade Nove de JulhoAv. Francisco Matarazzo, 612 – Água Branca CEP 05001-100 – São Paulo – SPe-mail: [email protected]

Revisão Técnica: Felipe Gonçalves de Menezes

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Figura 1 - Produção, em toneladas, do beneficiamento de algodão em 2008/2009

TRABALHO VENCEDOR DO CONCURSO DA FLAQT, REALIZADO DURANTE O XX

CONGRESSO DE QUÍMICA TÊXTIL, REALIZADO ENTRE 16 E 20 DE NOVEMBRO DE

2010 EM LIMA, PERU.


O fato torna-se ainda mais preocupante quando concatenamos esses dados com o estudo de Oliveira e Von Sperling (2005), no qual foram analisadas 166 estações de tratamento de efluentes em operação no país, todas com desempenho considerado insatisfatório.

1.1 EFLUENTESRecentemente, vários estudos de alguns agentes alternativos

utilizando biomassa como adsorvente também têm despertado atenção. Nos últimos anos, alguns trabalhos têm sido realizados utilizando carvão ativado de coco, bambu, casca de eucalipto e quitosana como materiais adsorventes. Já os tratamentos biológicos convencionais requerem um longo tempo para que o efluente atinja os padrões exigidos, além de possuir uma faixa pequena de pH e temperatura na qual o sistema pode atuar (Kunz et al., 2002; Teixeira e Jardim, 2004).

Salgado (2009) utilizou processos de oxidação avançada, Fe2+/H2O2 e UV/H2O2, na descoloração de dois efluentes sintéticos, contendo os corantes dos tipos índigo e azo, e de um efluente de lavanderia industrial. Foram tratadas soluções com concentração de 20 mg.dm-3 dos corantes índigo carmim e vermelho congo em pH3. Todas as amostras foram submetidas a diferentes condições oxidantes sob temperatura ambiente (27 ºC). As remoções de cor e de DQO foram avaliadas em cada sistema oxidativo estudado.

Os resultados adquiridos mostraram que os processos utilizados são muito promissores na descoloração dos efluentes. A descoloração completa das soluções foi alcançada nos processos Fenton e com UV/H2O2.

Em outro estudo, Aleboyeh et al. (2008) utilizou o auxílio de redes neurais para prever a descoloração fotoquímica de uma solução do

Efluentes Têxteis 33

corante C.I. Acid Orange usando processos oxidativos avançados (POA) via UV/H2O2. A rede foi alimentada com concentrações iniciais de corante e peróxido, valores de pH da solução e tempo de irradiação, sendo o resultado expresso em eficiência de descoloração. Os demais dados introduzidos foram de outros trabalhos dos autores. Como esperado, a concentração inicial de H2O2 teve uma relevância significativa de 48,89%, aparentando ser a variável mais influente no processo de descoloração.

Este trabalho tem como fim verificar o comportamento de corantes pretos em efluentes oriundos de tingimentos de tecidos compostos por fibras celulósicas tratados com UV/H2O2, visando à possibilidade de reaproveitamento total dos banhos de tingimento.

1.2 CORANTESCom o intuito de verificar o perfil da classe de corante preto

utilizada nos dias de hoje, foi feita uma pesquisa entre nove significantes tinturarias da Grande São Paulo. Foram efetuadas cinco questões, dispostas junto com os resultados descritos na tabela 1.

Tabela 1 – Perfil da cor preta em fibras celulósicas

1.2.1 DIRETOSSão corantes substantivos, solúveis em água, de relativa facilidade

de aplicação. Com boa solidez à luz, são utilizados basicamente para a coloração do algodão, pelo qual possui grande afinidade. Unem-se à fibra somente através de Ligações de Hidrogênio e Forças de Van der Waals e, por esse motivo, não possuem boa solidez aos tratamentos úmidos quando em cores médias ou escuras (Salem, 1999). Na figura 2, exemplo da estrutura de um corante direto.

1.2.2 REATIVOSSegundo a Abiquim (2009), a utilização de corantes no Brasil

concentra-se principalmente nos corantes reativos para fibras celulósicas, que hoje respondem por 57% do mercado.

Os corantes reativos são utilizados em grande escala no tingimento de fibras celulósicas e, pelo fato de reagirem não só com o substrato bem como com a água, acabam sendo um dos principais constituintes dos efluentes de tinturarias.

Existem dois grupos de corantes reativos: os halogenoheterocíclicos (HHC), que reagem por substituição nucleofílica, e os vinilsulfônicos (VS), que reagem por adição nucleofílica.


2. MATERIAIS E METODOLOGIA2.1 MATERIAIS2.1.1 EQUIPAMENTOSBalança analítica; Reator com duas lâmpadas UV-C (253,7 nm)

de 6W cada e agitador magnético; Espectrofotômetro UV-VIS Datacolor SF-600 Plus; HT Mathis ALT-1; Cubetas de acrílico com 1 cm de caminho ótico; pHmetro e Tecido ½ malha de algodão 100%.

2.1.2 REAGENTESSolução tampão Acético/Acetato; Preto Enxofre RDT (RDT); Preto

Direto NF 1200% (NF), Amarelo CL-2R (CL-2R), Vermelho CL-5B (CL-5B), Preto Reativo CL-WN (CL-WN), C.I. Reactive Yellow 145 (RY 145), C.I. Reactive Red 239 (RR 239), Preto MIX à base de C.I. Black 5 (MB 5); Cloreto de Sódio; Carbonato de Sódio; Metassilicato de Sódio; Umectante; Tensoativo não iônico; Peróxido de Hidrogênio 50%; Enzima Catalase; Ácido Sulfúrico 98%; Hidróxido de Sódio 50 ºBé; Redutor à base de glicose e oxidante à base de Clorito de Sódio.

(Nota do autor: Não foi possível a descrição do nome e número de C.I. de alguns corantes, devido à política de sigilo do fabricante).

O corante também pode ser homobifuncional, quando possui dois grupos reativos idênticos (VS+VS), ou heterobifuncional, no caso de dois ou mais grupos reativos diferentes (VS+MCT). O processo de coloração da celulose com esse tipo de corante é efetuado em presença de álcali e, devido a esse fato, o efluente gerado também possui pH alcalino. As etapas das reações podem ser observadas em Rosa (2008).

Efluentes Têxteis

A figura 3 apresenta a estrutura do C.I. Reactive Black 5, base da mistura de um dos corantes que fazem parte do estudo, um corante homobifuncional do tipo VS.

1.2.3 SULFUROSOSZollinger (1991) define os corantes sulfurosos como uma classe

de corantes que, após aplicação, são compostos macromoleculares caracterizados por pontes dissulfetos ou polissulfetos entre anéis aromáticos, insolúveis em água.

De acordo com Salem (1999), esses corantes necessitam de uma redução em banho alcalino para solubilização. Depois de reduzidos, possuem as mesmas propriedades dos corantes diretos, ou seja, tingem as fibras celulósicas estabelecendo ligações de Hidrogênio e geram um efluente extremamente poluente. Na figura 4, apresenta-se a estrutura do C.I. Sulphur Black 1, presumidamente um derivado fenotiazonatiantreno.

35

Figura 3

C.I. Reactive Black 5, de massa molar igual a 991,81 g.mol-1 (Rosa, 2008)

Figura 2

C.I. Direct Black 78, de massa molar igual a 791,79 g.mol-1 (Zollinger, 1991)

Figura 4 – Estrutura provável do C.I. Sulphur Black 1 (Zollinger, 1991)


2.2 METODOLOGIA2.2.1 PREPARAÇÃO DO EFLUENTECom a finalidade de obter um efluente real de tingimento para

posterior tratamento fotoquímico, foram efetuados processos completos de tingimento com os quatro corantes pretos em tecido ½ malha de algodão 100%, alvejado segundo procedimento descrito em Gomes Melo et al. (2009) e tinto nas quantidades descritas na tabela 2 (ao lado), conforme procedimentos propostos pelos fabricantes dos corantes.


Figura 5 – Diferença de absorbância entre as amostras de efluentes

Tabela 2 – Receitas de tingimento

2.2.2 TRATAMENTO FOTOQUÍMICO E ANÁLISEESPECTROFOTOMÉTRICA UV/VISForam coletados separadamente todos os banhos de todos os

processos de tingimentos. Após a coleta, foi efetuada uma diluição na proporção de 1:9 (uma parte de efluente para 9 partes de água) com acerto de pH para 7. Em alíquotas de 1,0 L de cada um dos efluentes, adicionou-se 3,50 x 10-2 mol.L-1 de H2O2 para posterior tratamento fotoquímico a 296 K em reator composto por um agitador magnético e duas lâmpadas de 6W do tipo UV-C (237 nm), com coletas de 10 mL efetuadas em intervalos de 15 minutos e posterior análise espectrofotométrica UV/VIS.

Foram utilizados os espectros de absorção na região do visível, em comprimento de onda de máxima absorção dos corantes (λmáx).

A leitura dos dados foi efetuada no espectrofotômetro Datacolor SF-600 Plus, utilizando-se cubetas de acrílico de caminho ótico de 1 cm. A partir dos dados obtidos, foram calculados a conversão e a eficiência.

2.2.3 REUTILIZAÇÃO DO EFLUENTE TRATADOCada uma das amostras dos efluentes tratados foi utilizada para

um tingimento na cor branca, para posterior comparação com um tingimento efetuado com água, utilizando-se a seguinte receita: 6,0 mL.L-1 de Peróxido de Hidrogênio 50%; 3,0 mL.L-1 de Hidróxido de Sódio 50 ºBé; 1,5 g.L-1 de Metassilicato de Sódio; 1,0 g.L-1 de Sequestrante; 1,0 g.L-1 de Detergente não-iônico e 1,0% de Branco Óptico. O processo foi feito a 80 ºC durante 30 minutos.

3. RESULTADOS3.1 EFLUENTESApós os tingimentos, a luminosidade das amostras tingidas foi

comparada por espectrofotometria, Sistema CIELab, sob iluminante D65, apresentando os seguintes resultados:

Amostra Sulfuroso = 0,0; Amostra Direto = 0,63; Amostra Reativo A = 0,14 e Amostra Reativo B = -0,98.

Esse resultado demonstra uma diferença não muito significativa de intensidade entre as amostras. Já os efluentes, após a diluição e correção do pH, apresentaram uma diferença bem maior, como demonstrado na figura 5, sendo, da esquerda para a direita, Sulfuroso, Direto, Reativo A e Reativo B, com valores referentes à λmáx em 590 nm, 480 nm, 590 nm e 600 nm, respectivamente.

Revista Química Têxtil | Efluentes Têxteis38

Figura 6 - Fotodecomposição do Efluente Sulfuroso

Figura 7 - Fotodecomposição do Efluente Direto

3.2 TRATAMENTO FOTOQUÍMICOO comportamento do processo de fotodecomposição dos

efluentes está retratado nas figuras 6 (Sulfuroso), 7 (Direto), 8 (Reativo A) e 9 (Reativo B).

| Revista Química TêxtilEfluentes Têxteis 39

Figura 8 - Fotodecomposição do Efluente Reativo A

Figura 9 - Fotodecomposição do Efluente Reativo B


Tabela 3 – Conversão máxima admissível dos efluentes

Na tabela 3, são apresentadas as absorbâncias iniciais e finais de cada tratamento, juntamente com seus respectivos valores de conversão.

A conversão obtida no efluente Sulfuroso foi muito baixa, o que levou a não utilização deste efluente como reutilizável para o tingimento de branco.


A conversão e a eficiência foram calculadas segundo as equações 1 e 2, respectivamente:

Equação 1:

Equação 2:

Na sequência, as figuras 10, 11, 12 e 13 retratam os gráficos contendo os valores de Absorbância (Abs) em relação ao tempo de exposição fotoquímica. Nota-se que o efluente contendo preto sulfuroso é extremamente resistente ao ataque fotoquímico, comportamento observado tanto no gráfico de varredura (figura 6) quanto no gráfico de decaimento de absorbância (figura 10).

Figura 10 – Efluente Sulfuroso

Figura 11 – Efluente Direto

Figura 13 – Efluente Reativo B

Figura 12 – Efluente Reativo A


3.3 TINGIMENTO COM EFLUENTE TRATADO VERSUS TINGIMENTO COM ÁGUAPara o tingimento na cor branca, foram utilizados somente os

efluentes dos corantes Direto, Reativo A e Reativo B, devido à baixa conversão obtida no efluente Sulfuroso, conforme observado nas figuras 6 e 10 e visualizado na figura 14.

Figura 14 – Amostras de efluentes pré e pós-tratamento

Os tingimentos na cor branca foram avaliados por

espectrofotometria UV/VIS, Sistema CIELab, apenas no eixo da luminosidade e sob iluminante D65, apresentando os resultados descritos na tabela 4. Na figura 15, pode-se observar as curvas de transmitância dos tingimentos.

Efluentes Têxteis

Como visto no gráfico da figura 15, apesar de curvas bem próximas, verificou-se que o melhor tingimento de branco foi realizado com o corante Reativo B. Isso também pode ser observado através do valor DL = 0,10 (Tabela 4), muito próximo ao do tingimento efetuado com água. A porcentagem de eficiência na descoloração do efluente também foi maior do que a dos demais; 99% ante 98% do Reativo A e 52% do Direto.

4. CONCLUSÃOAs pesquisas para tratamento de efluentes vêm cada vez mais

ganhando espaço nos dias de hoje. Os POA têm sido muito explorados, quer sejam feitos com UV/H2O2, Ozônio, Ferro-Fenton ou UV/H2O2/TiO2 porém, já não são mais novidade.

Entretanto, muitas pesquisas para a reutilização de efluentes tratados em tingimentos ainda estão sendo feitas. Uma das variáveis que faz com que as pesquisas sejam inúmeras, e trabalhosas, é a diversidade de classes de corantes e auxiliares de tingimento. São gerados efluentes contendo altas cargas de sais dissolvidos, surfactantes, sólidos suspensos e matéria orgânica ficando claro que, dos impactos ambientais, um dos principais problemas na indústria têxtil diz respeito à geração de efluentes poluidores (Hassemer e Sens, 2002; Baban et al, 2004).

Neste estudo, ficou comprovado que, de três classes de corantes utilizados para tingimentos de fibras celulósicas em cor preta de mesma intensidade, somente o efluente de uma delas pode ser tratado e reutilizado para tingimentos posteriores. Desta classe, foram estudados corantes provenientes de dois fabricantes distintos, Reativo A e Reativo B.

Apesar de resultados bem próximos em decomposição fotoquímica e reaproveitamento para tingimentos de branco, o corante Reativo B levou ligeira vantagem com maior conversão, ��= 0,99 contra ��= 0,98 e propiciando um branco mais claro, DL = 0,10 contra DL = - 0,17.

Figura 15 – Curvas de transmitância dos tingimentos de branco

Tabela 4 – Comparação no item Luminosidade dos tingimentos brancos

Sulfuroso Direto

Reativo A Reativo B

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Preparação

PREPARAÇÃO ENZIMÁTICA EM FIOS DE ALGODÃO RETORCIDO EM DOIS CABOS

A finalidade prioritária do trabalho a seguir foi buscar soluções para reduzir ou eliminar os problemas relativos à igualização tintorial em bobinas cruzadas

RESUMOO estudo teórico e prático sobre tinturas de fios 100% algodão

retorcidos em dois cabos busca soluções para reduzir ou eliminar o problema de igualização tintorial em bobinas cruzadas utilizan-do corantes reativos. A aplicação de composição enzimática à base de enzimas pectinases e celulases, combinadas com tensoativos de caráter não iônicos, tendo como alternativas processuais as mu-danças de pH, direcionamento do fluxo de banho, temperatura do pré-alvejamento e a dureza removida do algodão, tem como fator proeminente e essencial, para otimizar a igualização do tingimento, o controle de pH. Quanto mais próximo de neutro, mais igualizado será o processo. Porém, ocorre um déficit no que diz respeito ao grau de alvura, porque nessa condição o peróxido de hidrogênio não libera oxigênio nascente suficientemente oxidante para pro-mover o alvejamento. Desta feita, temos uma boa igualização, mas alvura deficiente. O caminho a seguir é alvejar com pH levemente alcalino utilizando catalisadores de peróxido de hidrogênio.

1. INTRODUÇÃOO mercado brasileiro de preparação e tingimento de fios de al-

godão retorcidos em dois cabos tem seu potencial no Sul do país, distribuído para outros centros. Sua aplicação é direcionada para artigos de malhas retilíneas, felpudos e, em menor escala, para teci-dos planos com titulagem muito fina.

A maioria das bobinas de fio de algodão é tinta com corantes re-ativos pelas suas cores limpas e com brilho, pelo processo fácil, boa reprodutibilidade e razoável solidez à lavagem. Em fios direcionados para camisaria de alta qualidade, são aplicados corantes a tina/cuba cujos processos industriais utilizam o recurso de alvejamento e mer-

cerização após a tecelagem; esses corantes apresentam excelente solidez ao meio oxidativo, ao cloro e a altas quantidades de álcalis.

Muitas tinturarias de fios de algodão singelo em bobinas cruzadas com peso próximo a 1 kg por unidade convivem com a dificuldade de conseguir tingimentos bem igualizados, que apresentem uni-formidade em todas as camadas da bobina. O ponto crucial dessa desconformidade está próximo ao porta-material do fio, o conical.

Tratando-se de fios retorcidos em dois ou três cabos, o proble-ma de desigualização se acentua em grande escala e praticamente todas as partidas apresentam um percentual que é separado para segunda qualidade, variando de 5% a 12%, valores obtidos em qua-tro grandes empresas do mercado brasileiro.

Este trabalho tem como finalidade prioritária desenvolver com-binações de enzimas com tensoativos e processos para reduzir ou eliminar esse problema das tinturarias, causador de enormes preju-ízos para as indústrias de tingimento em bobinas cruzadas de algo-dão retorcidos e não retorcidos.

Foram obtidos bons resultados de igualização, porém, com de-ficiência no grau de branqueamento da fibra, podendo-se avaliar que o teor de álcali no sistema é determinante para obtenção de bons resultados no pré-alvejamento. Em trabalhos realizados com pH próximo a 7,0, o grau de igualização mostrou-se excelente e o Delta E de avaliação de cor entre as camadas da bobinas ficou em 0,2 entre o meio e as extremidades.

A formação de precipitados e o efeito filtro são os fatores básicos para que ocorra a desigualização tintorial.

1.1 JUSTIFICATIVAOs problemas causados pela desigualizacão nos tingimentos em

bobinas cruzadas de algodão retorcidos de dois ou três cabos, com peso superior a 900 g, têm como hipótese a formação de filtro pro-cedente dos componentes do próprio algodão e outros elementos físicos-químicos referentes às mudanças comportamentais do fio nas condições específicas quando em sua preparação para o tingi-

Preparação

Autores: Akmey Brasil Ind. e Com. de Produtos Químicos Ltda.Alexandre Cezar Aragão (Blumenau – SC)

Revisão Técnica: Rafael C. Leonetti Bisco

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Figura 1 – Composição do algodão

Fonte: Palestra Novozyme

mento, o que promove diferentes tensões na extensão da camada da bobina. Essa deficiência tintorial é causada por vários motivos:

1. Acúmulo de sabões insolúveis;

2. Encolhimento do fio de algodão;

3. Aumento da tensão entre os fios e

4. Deficiência no potencial da bomba.

Os custos que essas perdas de qualidade provocam são elevados tanto nos processos produtivos, na rebobinagem, malharia ou te-celagem plana, quanto na venda ou no reprocessamento dos fios, que estão tintos em várias cores e precisam de descoloração quími-ca e retingimento ou tingimento de preto intenso.

1.2 OBJETIVO GERALO trabalho tem como objetivo aplicar combinações de enzimas

e tensoativos nos processos produtivos de tingimentos de fios de algodão de dois ou três cabos em bobinas cruzadas, reduzindo ou eliminando problema de igualização.

1.2.1 OBJETIVO ESPECÍFICOO processo de tingimento em bobinas cruzadas, fio singelo ou

retorcido, normalmente apresenta um percentual expressivo de se-gunda qualidade que causa grande prejuízo às empresas. Este tra-balho buscou, especificamente, reduzir essas condições em fios de dois cabos, trabalho solicitado por uma indústria de felpudo (não autorizada a divulgação do nome), que, devido a essas condições, tem prejuízos de R$ 300 mil ao ano.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA2.1 IMPORTÂNCIA DOS FIOS RETORCIDOS

NA INDÚSTRIA TÉXTILO maior centro brasileiro de preparação e tingimento de fios de

algodão retorcidos em dois cabos encontra seu potencial no Sul do país, especificamente em Santa Catarina, produzindo 400 ton/mês. Após o beneficiamento, é distribuído para outras localidades indus-triais, tendo sua aplicação direcionada para artigos de malhas reti-líneas ou circular, felpudos e, em menor escala, para tecidos planos com titulagem muito fina.

2.2 INTUMESCIMENTO E ENCOLHIMENTO DO ALGODÃOO álcali e os tensoativos utilizados nos processos de alvejamento

fazem com que a fibra celulósica absorva água e outros componen-tes do sistema; a água ocupa os espaços intermoleculares da fibra e provoca o seu intumescimento. O movimento de contração das fibras e seu entorce característico tendem a provocar o encolhi-mento da fibra. Esse processo físico terá variáveis conforme a quan-tidade de álcali utilizada, tipo de algodão, estrutura do fio e tecido.

Segundo Pacheco (2004), quanto mais a fibra encolhe, mais re-duz os espaços entre as camadas de fio, intensificando a tensão en-tre elas, fator primordial na formação do filtro mais intenso próximo ao conical.

2.3 PRECIPITAÇÃO DOS SABÕES DE CÁLCIO E MAGNÉSIOA constituição química do algodão fornece valores acima de 4%

dos sais alcalinos terrosos e 1,7% de ácidos graxos (Basf, 1977). Com a saponificação dos ácidos graxos pela soda cáustica na presença de íons catiônicos dos sais alcalino terrosos, ocorre a formação de sabões insolúveis de cálcio e magnésio, que ficam circulando no sistema e, lentamente, vão se aglomerando nos fios das camadas de maior tensão da bobina cruzada, que localizam-se crescente-mente próximo ao conical. Quanto maior for a quantidade de sais alcalino terrosos no sistema, maior será a dificuldade para dispersar esses precipitados, que se fixam à fibra promovendo, no momento tintorial, diferenças de tonalidades em relação aos níveis de fios da bobinas.

Preparação 45

2.4 BINAGEM DOS FIOSOs fios retorcidos ou binados apresentam várias vantagens para

a tecelagem, para o processo total, assim como características fun-cionais, como o toque e a sua beleza indiscutível. Nos processos de retorção, os fios recebem torções em sentidos contrários (Pessanha & Rangel, 1989) proporcionando um efeito de pressão que ocorre quando as fibras intumescem e encolhem. Em especial nos pontos em que os fios se cruzam, esse fenômeno otimiza a formação de maiores tensões no corpo da bobina, característica que nos parece ser o fator crucial para a formação da desigualização tintorial de fios de dois ou três cabos tintos em bobinas cruzadas.


2.5 FIBRA DE ALGODÃOO algodão é uma fibra celulósica constituída por moléculas de

glucoses, unidas umas às outras glucosidicamente. O grau de po-limerização, mediante ao qual se expressa o número de moléculas de glicose unidas glicosidicamente na cadeia, depende da proce-dência e das condições da fibra, como, por exemplo, branqueamen-to, mercerização, tingimento, etc. (Basf, 1973).

O número de moléculas de glicose corresponde, aproximada-mente, ao grau médio de polimerização (PM) da fibra celulósica em questão. Nas fibras celulósicas naturais, esse número varia entre 2.000 e 3.000.

2.5.1 INCHAMENTOAs grandes e variadas moléculas de celulose não se encontram

organizadas. As fibras estão dispostas aleatoriamente e formam as fibrilas, onde as moléculas estão, na maior parte, orientadas no sentido do centro da fibra. Essa ordenação se encontra nas zonas cristalinas da celulose.

Entre essas zonas, encontram-se também zonas semicristalinas e amorfas, que têm uma grande importância no comportamento físico-têxtil e químico-têxtil das fibras celulósicas.

Entre as distintas moléculas da cadeia da celulose ocorrem uni-ões e forças por valências secundárias (ponte de hidrogênio, forças de Van der Waals), que estabilizam determinados estados da fibra.

Atuando no âmbito molecular, essas forças físico-químicas atu-am preferentemente entre as cadeias celulósicas, com alto grau de

Preparação

ordenação (Morton, 1975). Essas uniões dificultam a alteração de ordem relativa às diferentes moléculas no esforço à tração e, conse-quentemente, influem nas propriedades das fibras. No inchamento, as fibras podem se romper em parte.

As fibras celulósicas se deformam mais facilmente no estado mo-lhado do que no estado seco. Consequentemente, nos tratamentos molhados têxteis das fibras celulósicas, é muito importante manter o mais baixo possível o esforço à tração. Tanto em condição seca como molhada, o inchamento da fibra celulósica ocorre com um aumento do diâmetro e um encolhimento no sentido longitudinal da fibra, produzindo contração da superfície da fibra (Basf, 1973).

2.6 UTILIZAÇÃO DE COMPOSTO ENZIMÁTICOAs enzimas utilizadas em processos são apresentadas em estado

“puro” ou em formulações enzimáticas. Entende-se por formula-ções enzimáticas, líquidas ou sólidas aquelas que contêm a quanti-dade correta de uma ou mais enzimas, com uma mistura de quími-cos auxiliares que permitam obter o efeito desejado com a melhor qualidade e o menor custo possível (Andreus, 2001).

Foi elaborada a composição enzimática combinada com tenso-ativos específicos para trabalhar em fios de algodão em bobinas cruzadas que propiciam detergência, umectação, dispersão e reu-mectacão do fio tratado. Trabalhou-se com as enzimas pectinases alcalinas e celulases neutras, e os químicos de pré-alvejamento, como soda cáustica e peróxido de hidrogênio, foram reduzidos em 40%. Os resultados de alvura ficaram levemente abaixo do ideal, mas aceitável. Porém, a desigualização foi reduzida não o suficiente para obter resultados tintoriais satisfatórios.

2.6.1 TENSOATIVOS ESPECÍFICOSForam utilizados tensoativos de caráter não iônico, produtos

derivados de alcoóis poliglicólicos etoxilados com óxido de etile-no em vários graus estequiométricos, com a intenção de combinar uma boa detergência com excelentes propriedades de umectação acopladas à função de desaerante e agentes de fluidez de banho (Cavaco-Paulo, 2003). O uso de tensoativos não iônicos garante uma total eficácia das enzimas, pois os detergentes de caráter ani-ônico, como os dodecilbenzenos sulfonados, os alcoóis sulfatados ou mesmo os poliglicólicos etoxilados sulfatados, tendem a reagir com os sítios reativos das enzimas, reduzindo sua atividade sobre a substância com a qual deveria reagir. Essa combinação favorece uma boa igualização tintorial das camadas da bobina, porém, não garante total eficiência do processo, apresentando alta taxa de se-gunda qualidade.

Neste trabalho, serão direcionados esforços para conseguir uma composição enzimática com tensoativos, aditivos específicos e grá-fico processual que nos leve à eliminação da segunda qualidade de fio, causada pela desigualização tintorial nas camadas da bobinas.

2.6.2 ENZIMASAs enzimas são um tipo especial de proteína produzida dentro

das células dos organismos vivos. Envolvidas em todos os proces-sos naturais, servem para auxiliar a digestão, rearranjar moléculas, processar nutrientes, produzir energia, dar destino a produtos resi-duais e regular uma grande variedade de outras funções metabóli-cas. Sem elas, a vida não existe.

Enzimas são moléculas tridimensionais de proteínas, constituí-das por cadeias polipeptídicas, obtidas através do processo de fer-mentação de fungos ou bactérias, sendo a maioria geneticamente modificada. Essas cadeias aceleram as reações entre a enzima e um determinado substrato, propriedade característica da catálise. São fundamentais para a formação e sustentação da vida em todo nível evolutivo, sendo denominadas tecnicamente de catalisadores bio-lógicos (Locke, 1969).

Certas enzimas são altamente específicas, outras controlam am-pla gama de reações. São subdivididas em categorias de acordo com os compostos sobre os quais agem ou com o tipo de reação que controlam, recebendo quase sempre o sufixo “ase” em seu

47

Figura 2 – Estrutura da fibra de algodão

Fonte: Palestra Novozymes


2.6.4 ENZIMA PECTINASEA preparação enzimática da fibra natural do algodão tem como

finalidade eliminar os componentes que dificultam e prejudicam o processo tintorial, como graxas, pectinas, hemiceluloses e sais mi-nerais, assim como as impurezas de industrialização, como lubrifi-cantes e gomas de tecelagem. Esse processo promove ao algodão excelentes características de molhabilidade, facilitando os proces-sos subsequentes, como pré-alvejamento, mercerização, tingimen-to, estamparia e acabamentos. (Novozymes, 2003; p.1).

nome (Cavaco-Paulo, 2003). A celulase, por exemplo, decompõe a celulose, a protease converte proteínas em aminoácidos, a lipase decompõe lipídios e gorduras em glicerol e ácidos graxos, e a ami-lase degrada amido em açúcares simples.

Para funcionar corretamente, as enzimas precisam de certas con-dições específicas. São ativas numa faixa estreita de pH e sensíveis a mudanças de acidez ou alcalinidade em seu meio ambiente.

Comparadas a reações químicas, agem sob condições relativa-mente brandas em termos de temperatura (temperatura ambiente ou temperatura do corpo humano, por exemplo) e de acidez (valo-res de pH próximos ao ponto neutro). As extremozimas constituem uma exceção da regra, já que, produzidas por bactérias extremófi-las, são ativas sob circunstâncias extremas, presentes em ambien-tes extremos, como gêiseres, mares polares frios e lagos altamente salinos.

As enzimas podem apresentar, também, efeitos secundários in-desejados, como o deterioramento de alimentos, razão pela qual os processos industriais de alimentos consistem em impedir que as enzimas os decomponham ou deteriorem por meio de tratamentos térmicos, para destruir quaisquer microrganismos vivos e desativar as enzimas.

Em muitos casos, as enzimas podem substituir substâncias quí-micas sintéticas e contribuir para os processos de produção e gerar benefícios para o meio ambiente, por meio da biodegradabilidade e menor consumo de energia. São mais específicas em sua ação do que as substâncias químicas sintéticas.

Os processos que empregam enzimas, portanto, produzem me-nos subprodutos residuais, propiciando a obtenção de produtos de melhor qualidade e diminuindo a probabilidade de poluição (www.cib.org, 2008).

Nos processos a úmido na indústria têxtil, o uso de enzimas pro-porciona a hidrólise de elementos específicos, os compostos inso-lúveis são transformados em produtos solúveis. O uso das enzimas amilases iniciou-se em 1950, com a remoção do amido das gomas dos fios engomados em tecidos. Devido a sua remoção efetiva, mostrou-se uma excelente alternativa para processos têxteis a úmi-do. Recentemente, entretanto, as celulases foram as enzimas mais usadas em processos a úmido, como no chamado stonewashing do tecido denim jeans, para a produção de efeitos especiais nas calças, e no biopolimento de artigos de algodão, eliminando fibrilas super-ficiais, processo muito usado na América do Norte e, ultimamente, no mercado brasileiro.

2.6.3 GRÁFICO DA REAÇÃO CATALÍTICA DAS ENZIMASO entendimento das características catalíticas das enzimas está

relacionado diretamente ao substrato, visto que, com a reação, toma lugar o complexo enzima-substrato (Leadlay, 1993). Para sa-ber como a enzima trabalha, é preciso conhecer não só a estrutura da enzima nativa, mas, também, o complexo enzima-substrato, in-termediário e o produto final (Fersht, 1999).

Preparação 49

Figura 3 – Estrutura Enzimática

A pectina é o maior componente da parede celular. Esses polis-sacarídeos podem ser degradados por enzimas pectinas, denomi-nadas pectinases. Podem ser classificadas em enzimas desesteri-ficantes e despolimerizantes. Pectinases são importantes enzimas industriais, utilizadas principalmente para aumentar a eficiência de filtração e clarificação de sucos de frutas. Na maceração, liquefa-ção e extração de tecidos vegetais, podem ser responsáveis pela patogênese em plantas. São amplamente produzidas por fungos Aspergillus sp. Atualmente, o processo de preparação biológica do algodão utiliza enzimas pectinases para degradação da parede matrix de pectina contida na primeira camada da fibra. Poderosa goma biológica, é constituída por ácido poligalactúrico que, em quase sua totalidade, é transformado em sais de cálcio, magnésio ou ferro durante o crescimento da planta.

A maioria desses sais insolúveis de pectinas serve para aglutinar as graxas, proteínas e ceras na primeira camada da fibra de algo-dão em um matrix, formando a proteção da fibra durante o seu crescimento. Hidrolisar a pectina na primeira camada torna-se uma condição essencial para romper superficialmente essa proteção, abrindo espaço para liberação de outros elementos que favorecem a absorção de água sem danificar a estrutura da celulose (www.biota.org.br, 2009).

Enzimas pectate lyase alcalinas são enzimas pectinases que de-gradam a pectina contida na fibra celulósica na primeira camada; entretanto, não são todas as pectinases que apresentam a facilida-de de hidrolisar a pectina. As pectinases mais indicadas para essa função são aquelas que atuam em baixa alcalinidade. Muitas enzi-mas pectinases não são viáveis comercialmente.

As enzimas usadas na preparação enzimática são selecionadas com base no seu pH e temperatura compatível, levando em conta o tempo requerido, a qualidade do produto final, a absorbância de água, a alvura e a pectina residual (Hoondal et al, 2002).

2.6.5 ENZIMA CELULASEAs enzimas celulases auxiliam a degradação da celulose por um

processo de hidrólise, causando a perda de massa e diminuindo o grau de polimerização. A coleção de celulases livres e/ou com-plexos multicomponentes é chamada de celulosomas (Bayer et al, 1998; Andreaus, 2001).

Figura 4 – Esquema funcional enzimático



Revista Química Têxtil | Preparação

A hidrólise ocorre quando uma ligação glucosídica beta covalen-te – 1,4 é quebrada pela inserção de uma molécula de água sobre a ligação. Vários tipos de celulases devem trabalhar juntos para que-brar a celulose em açúcares solúveis.

Normalmente, as composições enzimáticas contêm múltiplos elementos enzimáticos com o objetivo de eliminar ou amenizar os efeitos indesejáveis no processo de biopolimento. A catálise de celu-lase necessariamente não está ligada exclusivamente à presença de aminoácidos ácidos, pois foi constatado que a atividade de celulase alcalina, como observado para endoglicanases de Bacillus subtilis, depende de um resíduo Ser287 e um Ala296, desde que as muta-ções do sítio sejam dirigidas alterando esses aminoácidos e modi-ficando a característica de hidrólise das enzimas (Said et al, 2004).

Em termos de seus mecanismos de reação catalítica, as celulases assemelham-se a outras hidrolases glicosídicas, tais como lisozi-mas e amilases, embora diferenças sutis também sejam verificadas nas especificidades macroscópicas do substrato (Teeri, 1997).

Capazes de tornar os tecidos mais lisos e macios, degradando as fibras da superfície (fibras soltas e microfibrilas), essas fibras são compostas basicamente de celulose, constituindo material não biodegradável, tornando-se, por isso, um problema para o trata-mento de efluente (www.enq.ufsc.br, 2009).

As enzimas ácidas (pH 4,5–5,5) podem ser aplicadas com eficiên-cia em equipamentos de baixa ação mecânica. Para preparações em fios de algodão em bobinas cruzada, nas quais o processo me-cânico para atuação das enzimas é muito lento, recomenda-se o uso de enzimas celulases cujo percentual da endogluconases seja elevado em combinação com celubiose.

Nos artigos mais sensíveis, em que a atuação enzimática deverá ser mais amena e a agressividade reduzida, recomenda-se traba-lhar com enzimas em pH mais próximo ao neutro.

São sistemas multienzimáticos, que atuam sinergisticamente. As enzimas constituintes são:

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Figura 5Esquema simplificado da hidrólise da celulose com pectinase

a) Endogluconases ou Endocelulases (EGs): degradam, em especial, as regiões do complexo da celulose. Quando hidrolisam uma liga-ção, atuam em regiões aleatórias ao longo da cadeia de celulose. A ação da EG resulta na quebra da celulose amorfa (região interna) em grandes fragmentos da cadeia principal. São mais ativas nas re-giões menos cristalinas. Em muitas aplicações práticas, a atividade da EG tem sido prejudicial à resistência das fibras. São compostos das enzimas ácidas que atuam em pH 4,5 –5,5 e temperatura de 50 a 60 graus;

b) Celobiohidrolases ou Exocelulases (CBHs): esses componentes de celulase também degradam as regiões cristalinas do material de celulose. Quando as CBHs se inserem no filamento de celulose, partem da extremidade da cadeia e podem também atuar em regi-ões cristalinas da celulose. A ação das CBHs resulta em dímeros de glicose chamados de Celobiose;

c) Celobiase: a celobiase degrada a celobiose, resultando em dois açúcares de glicose. Pode ter efeito destrutivo em artigos têxtil, porque remove a celobiose, que inibe as reações de degradação da celulose;

d) Exoglucanases: são ativas na celulose cristalina. Hidrolisam a celulose das extremidades das cadeias produzindo polímeros de glicose de baixo peso (Enhancement of Seed Coat Fragment Remo-val from cotton by Enzymatic Treatment; Juhea Kim; Dissertation; Athens, Geogia, 2000, p 14,15). Nos processos de biopolimento, as endogluconases fazem a maior parte do trabalho de remoção de fibrilas (www.fcf.usp.br, 2009).

Figura 6 - Modelo de uma celulase, produzida por T. Fusca, baseado na estru-tura Pdb 1 Js4

A degradação da celulose exige vários tipos de enzimas, como as endugluconases (EC:3.2.1.4), celobiohidrolases (EC:3.2.1), exogluca-nases ou xilanases (EC:3.2.1.8). Estruturalmente, a celulase é cons-tituída pelo domínio catalítico, que ingressa no binding domain (CBD) por uma ligação rica em prolina e ou hidroxiamino ácido. O bindind domain é encontrado nas extremidades dessas enzimas, quer no terminal N ou no terminal C.

A maioria das celulases fúngicas é constituída por dois domínios: um grande domínio catalítico e um pequeno domínio de ligação da celulose (Cellulose Binding Domain – CBD). O domínio catalítico é o local em que ocorre a hidrólise das cadeias de celulose, ou seja, é o centro ativo que reage com o substrato (Heikinheimo, 2002). A catálise das ligações glicosídicas 1,4 – Beta – D está associada à presença de grupos aminoácidos, como o aspartato ou glutamato.

O CBD estabelece a ligação ao substrato via ligações hidrofó-bicas e interações de Van der Waals. É essencial a atividade na ce-lulose cristalina, apesar de possuir atividade própria de hidrólise, mas interage sinergisticamente com o domínio catalítico. A ligação do CBD com o domínio é realizado por um polipeptídio, conhecido



| Revista Química TêxtilPreparação 51

como linker. O linker é responsável pela flexibilidade dos dois do-mínios. A presença do CBD é essencial para a degradação da celu-lose cristalina sólida. Segundo Andreaus (2001), a remoção do CBD tipicamente resulta na diminuição de 50% a 80% da atividade da celulose fúngica nos substratos insolúveis, mas não nos solúveis.

2.7 REDUÇÃO DO ÁLCALIObservou-se que, quando se retira a soda cáustica do proces-

so e é trabalhado com carbonato de sódio (pH 9,0) na etapa do pré-alvejamento, os resultados de igualização foram muito bons, apresentando o Delta E de 0,2 para as camadas internas e 0,5 para camadas externa do conical. Em contrapartida, o grau de alveja-mento ficou muito abaixo do desejado, que era de D65 - 93,76. O processo foi reprovado pelo controle de qualidade, que não aceita diferenças no grau de branco, pois teriam que ser mudadas todas as receitas de tingimento utilizando esse novo fundo.

2.8 REDUÇÃO EM PESO DO FIO NA BOBINAEssa possibilidade é bastante eficiente quanto à qualidade tin-

torial das bobinas. Normalmente, os tingimentos apresentam boa igualização, com diferenças de tonalidades inferiores a 0,3 de Del-ta E. Entretanto, essa condição não é econômica pois, reduzindo o peso da bobina, aumenta-se a relação de banho, são usados mais corantes reativos para atingir o mesmo grau de intensidade em relação de banho mais baixas, diminui-se a produção e, con-sequentemente, o custo dos artigos aumenta. A maioria dos equi-pamentos para tingimento modernos apresenta configuração para trabalhar com bobinas com peso próximo a 1,0 kg e operar com relação de banho entre 1:6 e 1:8.

2.9 PROCESSO DE PRÉ-ALVEJAMENTO E TINGIMENTO CONVENCIONALProcesso utilizado atualmente, serão feitas as alterações e com-

parações de alvura, tempo, aparência, igualização do fio baseados nessas condições de temperatura.

Tabela 1 – Receita para alvejamento e tingimento convencional

Gráfico 1 – Processo de pré-alvejamento e tingimento convencional

Figura 7 Binding Domain

Figura 8Máquina horizontal Thies para tingimento de fios em bobinas

Os produtos são colocados conforme a ordem observada no grá-fico abaixo. Aquecer a 95°C em 20 minutos, permanecendo por 40 minutos. Em seguida, adicionar o redutor de peróxido de hidrogê-nio, circulando por 10 minutos. Transbordar por 10 minutos e soltar o banho. Lavar por 10 minutos a 80°C, soltar o banho e lavar por 10 minutos a 60°C

Nos itens a seguir, são relacionados os problemas causados por esse processo.

Fonte: Palestra Novozymes Fonte: Karsten

Fonte: Akmey Brasil

Fonte: Akmey Brasil

| Revista Química TêxtilPreparação 53

Gráfico 2 – Primeiro teste

2.9.1 FILTRODevido à quantidade usada de álcali – Soda Cáustica 50 Bé – 3,0

g/l, o pH de preparação atinge o patamar de 13,5. Essas marcas são elevadas e promovem o intumescimento, inchamento e a precipi-tação dos elementos insolúveis no sistema, condição que favore-ce a formação do efeito filtro na bobina. Esse efeito se intensifica próximo ao porta-material, causando as diferenças tintoriais, tanto pela pressão entre os níveis das camadas do fio como pela dificul-dade do corante para atingir a fibra, impedido pelos precipitados adsorvidos pela própria fibra.

2.9.2 DESIGUALIZAÇÃO TINTORIALDevido às pressões internas do fio de algodão – causadas pelo in-

tumescimento e encolhimento da fibra, resultando na diminuição da porosidade interna das camadas de fios na bobina – e aos resí-duos sólidos filtrados nessa situação ocorrem diferenças tintoriais utilizando o método da Média no Volume por Whitaker de 1985 (Revelo, 2001).

2.9.3 PERDA DE RESISTÊNCIA DO FIOO processo agressivo alcalino/oxidativo, catalisado pelas tempe-

raturas altas (100ºC–110º C), tende a causar a despolimerização das fibras celulósicas. A média de polimerização do algodão é de 2.000 a 3.000, mas, após processos agressivos de alvejamento, esse nível pode atingir 1.500. Dessa forma, o algodão perderá suas caracte-rísticas próprias, em especial a resistência à tração, tornando o fio menos resistente e provocando sérias ocorrências na urdição, en-gomagem, tecelagem plana e malharia.

2.9.4 AUTOÍNDICE DE FIO CLASSIFICADO PARA 2A QUA-LIDADE

Os resultados das desigualizações tintoriais causam as excessivas perdas de fios que vão para a segunda qualidade, atingindo, em algumas empresas, 5% do peso total dos fios tintos.

2.9.5 DIFICULDADE DE REBOBINAGEMO volume de álcali usado nos processos tintoriais, tanto na pre-

paração quanto no tingimento, geram muito pó, que se mistura ao entrelaçamento das fibrilas entre os fios, condição que dificul-ta o desenrolar do mesmo do porta-material de tingimento para o porta-material que será utilizado nas tecelagens e urdições. Essas condições diminuem o bom desempenho da rebobinadeira.

3. METODOLOGIATodos os testes foram realizados em planta, em equipamento de

produção, com o intuito de obter resultados o mais próximo pos-sível da realidade. As avaliações dos fios após a preparação foram feitas no laboratório físico-químico da empresa.

Tabela 2 - Condições aplicadas nos testes

Tabela 3 – Receita do primeiro teste

Aquecer o banho a 55°C, verificar pH 7,0-8,0. Adicionar os pro-dutos conforme o gráfico abaixo, circular por 40 minutos e soltar o banho. Adicionar a Soda Cáustica e Água Oxigenada aquecendo a 95°C por 20 minutos, circular por 20 minutos e soltar o banho. Lavar a 95°C por 10 minutos . Encher a máquina, acertar o pH para 6,0-7,0 e adicionar os produtos para o tingimento.

3.1 EXPERIMENTOS INDUSTRIAIS3.1.1 PRIMEIRO TESTEInicia-se o teste colocando o composto enzimático em pH le-

vemente alcalino (pH 7,7). Reduzindo-se as quantidades de soda cáustica em 33%, elimina-se o detergente, desairante, antiespu-mante e o redutor de peróxido inorgânico, que são substituídos por enzima catalase.

Fonte: Akmey Brasil

Fonte: Akmey Brasil

Fonte: Akmey Brasil

| Revista Química TêxtilPreparação

Tabela 5 - Receita do terceiro teste

Gráfico 3 – Segundo teste

3.1.2 SEGUNDO TESTE COM ENZIMASSerão usadas as mesmas condições de equipamento, banho,

tempo de direcionamento do banho, com as mesmas quantidades de soda cáustica da receita convencional e com o composto enzi-mático em pH levemente ácido (pH 5,0).

Tabela 4 – Receita do segundo teste

Gráfico 4 - Terceiro teste

3.1.3 TERCEIRO TESTE COM ENZIMASCom a intenção de melhorar a reumectação, será inserido deter-

gente/umectante; e, para remover mais a dureza, adicionado se-questrante/dispersante.

Aquecer o banho a 65°C, adicionar os produtos conforme o grá-fico, acertar o pH para 5,0, permanecer por 40 minutos e soltar o banho. Adicionar os produtos para o alvejamento, aquecer a 105°C, permanecer por 30 minutos, resfriar para 95°C e soltar o banho. Lavar a 95°C por 10 minutos e soltar o banho. Encher a máquina e acertar o pH para 6,0 – 7,0 e adicionar os produtos para o tingi-mento.

3.1.4 QUARTO TESTE COM ENZIMASNeste teste, elimina-se totalmente a quantidade de soda cáusti-

ca. A primeira parte do processo com enzimas será trabalhada em pH levemente ácido (5,7).

Aquecer o banho a 60°C, adicionar o ácido e acertar o pH para 4,5-5,0. Adicionar o composto enzimático, permanecer por 40 mi-nutos e soltar o banho. Adicionar a Soda Cáustica, sequestrante e água oxigenada, aquecer a 105° em 20 minutos e permanecer por 30 minutos. Resfriar a 95°C e soltar o banho. Lavar a 95°C por 10 minutos e soltar o banho. Encher a máquina e acertar o pH para 6,0-7,0 e adicionar os produtos para o tingimento.

Fonte: Akmey Brasil

Fonte: Akmey Brasil Fonte: Akmey Brasil

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Tabela 6 - Receita do quarto teste Aquecer o banho a 65°C, adicionar os produtos conforme o gráfi-

co, acertar o pH para 5,0, permanecer por 40 minutos e soltar o ba-nho. Adicionar os produtos restantes, aquecer a 105°C, permanecer por 30 minutos, resfriar para 95°C e soltar o banho. Lavar a 95°C por 10 minutos e soltar o banho. Encher a máquina e acertar o pH para 6,0 – 7,0 e adicionar os produtos para o tingimento.

Gráfico 5 - Quarto teste

Fonte: Akmey Brasil

Fonte: AkmeyBrasil


4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Como resultado pôde-se constatar:

O processo ácido diminuiu o teor de dureza do fio, porém não houve igualização. Vimos que na parte interna da bobina a suji-dade é maior, junto com a diferença de cor delta E. A reumecta-ção também é inferior. Essas ocorrências têm relação direta com o acúmulo de resíduos provenientes dos precipitados e sujidades em geral , e com o efeito filtro intensificado nessas regiões. O fio foi reprovado. Foram feitos testes alterando os tempos de direcio-namento do fluxo de banho para 5 minutos (DF e FD), porém os resultados não se alteraram. A parte externa sempre é mais clara e a interna mais escura e menos hidrófila.

Em paralelo, foram feitos testes sem álcalis, com o intuito de ob-servar o efeito do no sistema.4.1 REDUÇÃO DE ÁLCALI Observa-se que quando a soda cáustica é retirada do processo e trabalha-se com carbonato de sódio (pH 9,0) na etapa do pré-alve-jamento, os resultados de igualização são muito bons, apresentan-do o Delta E de 0,2 para as camadas internas e 0,5 para as camadas externa do conical. Em contrapartida, o grau de alvejamento ficou muito abaixo do desejado, que era D65 – 93,76. O processo foi re-provado pelo controle de qualidade, que não aceita diferenças no grau de branco, pois seria necessário mudar todas as receitas de tingimento utilizando esse novo fundo.

4.2 MEIO ÁCIDO O processo ácido melhorou a redução da dureza do fio, mas não a igualização. Concluí-se que, na parte de dentro da bobina, piora a sujidade do fio, é maior a diferença do Delta, e assim, como a reu-mectação é inferior em outras partes da bobina. Essas ocorrências têm relação direta com o acúmulo de resíduos provenientes dos precipitados e sujidades em geral e com o efeito filtro intensificado nessas regiões.

4.3 DIRECIONAMENTO DO FLUXO DO BANHOForam feitas alterações no direcionamento do fluxo de banho

para 5 minutos. Os resultados não modificaram DF e FD. Sempre, a parte externa é mais clara e as camadas de dentro são

mais escuras e menos hidrófilas.

Tabela 7 – Resultados obtidos

4.4 PREPARAÇÃO SEM ÁLCALI Nesse processo em que o pH está próximo ao neutro no alveja-mento e na preparação enzimática, trabalhou-se com pH levemen-te ácido. Foi obtido excelente índice de igualização, com ótima reu-mectação e baixa dureza final, porém, com o grau de alvura muito inferior ao desejado.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS O problema causado pela má igualização tintorial em bo-binas cruzadas sobre fios 100% algodão retorcido em dois cabos ainda causa prejuízo para a indústria têxtil. Nos processos de pre-paração enzimática, nos quais o alvejamento é dispensável em tin-gimento de cores médias e escuras, os resultados de uniformidade tintorial são muito bons e a segunda qualidade é drasticamente reduzida, chegando a níveis próximos de zero, assim como é bom o desempenho nas rebobinadeiras, na urdição e na tecelagem. Os fios beneficiados são mais arredondados e apresentam maior resis-tência mais brilho, ótima reumectação e flexibilidade acentuada. Quando são tratados os fios rebobinados de algodão dois cabos para cores claras, nas quais o alvejamento é necessário, os proces-sos enzimáticos combinados com alvejamento melhoram em mui-to as características fisico-química do fio, entretanto, não foram obtidos resultados expressivos. Chega-se à conclusão de que, mesmo reduzindo a dureza a va-lores baixos, a desigualização continua com pequenas melhorias.Na alternativa para trabalhar em cores claras, nas quais o alveja-mento é imprescindível, deve-se desenvolver tratamento no qual o algodão não promova o movimento de torção sobre seu eixo longi-tudinal com grande intensidade. Para que isso ocorra, é necessário utilizar produtos que degradem o peróxido de hidrogênio em pH 10,5, bem como submeter a temperaturas mais baixas que 100 ºC. Deixam-se, assim, algumas informações para novas pesquisas, com a certeza de que os procedimentos enzimáticos evoluirão e trarão mais benefícios nessa área da indústria têxtil.

57Preparação


Processos

SOLUBILIDADE DIFERENCIAL DAS FIBRAS QUÍMICAS DE CELULOSE

RESUMOFoi estudada a solubilidade diferencial de fibras químicas de

celulose em dissoluções cloreto de zinco/ácido fórmico. Este ensaio de caracterização da estrutura fina das fibras foi aplicado a substratos de diferentes fibras celulósicas, tais como viscose (fibra descontínua e fio contínuo), modal, polinósicas e liocel. A técnica desenvolvida permitiu a identificação de diferenças de estrutura fina em substratos de diversas famílias de fibras químicas celulósicas e, inclusive, em substratos da mesma família e/ou forma de apresentação (fibra descontínua, fio contínuo).

1.INTRODUÇÃOGácen, Maillo e Baixauli desenvolveram o ensaio de solubilidade

diferencial como método de caracterização da estrutura fina das fibras de poliéster (1) e acrílicas (2). Essa técnica é muito sensível para identificar diferenças de estrutura fina em substratos objetos de comparação e ajuda a explicar comportamentos tintoriais não uniformes ocasionados por diferenças de estrutura fina.

A solubilidade diferencial é definida como a porcentagem de uma fibra dissolvida em uma determinada mistura (dissolvente/não dissolvente) depois de permanecer em contato com ela durante um tempo fixado, em uma temperatura determinada. Quando se tratam de fibras de poliéster, utiliza-se mistura fenol/tetracloroetano (1) ou fenol/água (3). A solubilidade diferencial dessas fibras é muito sensível às variações da estrutura fina que produzem os tratamentos térmicos nas condições em que estes são aplicados (4).

No caso da fibra acrílica, a mistura utilizada é dimetilformamida/água (2) e a técnica é muito sensível às variações da estrutura fina que se produzem como consequência da aplicação do relaxamento ou estabilização em diferentes condições. O ensaio de solubilidade diferencial das fibras acrílicas também é muito sensível à composição relaxamento/retração dos fios de alto volume (HB), já que os componentes de relaxamento e de retração apresentam solubilidades muito diferentes (5).

Recentemente, Gacén, Cayuela, Maillo e Tzvetkova (6) (7) definiram

o ensaio de solubilidade diferencial das fibras de poliamida em misturas fenol/isopropanol e o aplicaram em substratos preparados com diferentes relações de estiramento, ou termofixados em diferentes temperaturas.

Neste estudo, pretende-se adaptar o ensaio de solubilidade diferencial às fibras de celulose. Por seu caráter não termoplástico, a estrutura fina dessas fibras não costuma ser sensível aos tratamentos térmicos e hidrotérmicos habitualmente aplicados no processamento têxtil. Por outro lado, as diferentes famílias de fibras químicas de celulose são fabricadas em condições que conduzem a produtos bastante diversificados, tais como viscose, modal, polinósica (processo xantato), liocel (fiação em dissolvente ou fiação em seco/úmido em NMMO) ou cupro (8) (9).

Essas variantes de fibras celulósicas diferem de dúvida: o correto não seria diferem em? suas propriedades de tração, sobretudo em condições úmidas e em meio fortemente alcalino, como consequência de variações na sua estrutura fibrilar (mais ou menos ordenada e/ou orientada). Por outro lado, as fibras celulósicas de uma determinada família podem apresentar diferenças de estrutura fina em função de terem sido fabricadas em condições diversas por diferentes produtoras ou, advertida ou inadvertidamente, por uma mesma produtora. Neste último caso, podem apresentar comportamentos tintoriais diferenciados e situações conflitantes.

De acordo com a hipótese dos autores, o ensaio de solubilidade diferencial poderia ser sensível às diferenças de estrutura fina que apresentam as várias famílias de fibras químicas de celulose e, inclusive, às diferenças que, por uma ou outra razão, possam estar presentes em fibras de uma mesma família fabricadas por diferentes produtoras ou até por uma mesma produtora. Sendo assim, seria útil como técnica de caracterização das estruturas fina das fibras químicas de celulose.

Em primeiro lugar, devemos proceder à seleção de um sistema dissolvente/não dissolvente com capacidade controlada de dissolução da celulose. Cuculo e outros (10) e Arranz (11,12) se referiram a dissolventes diretos da celulose com efeito de desenvolver

Processos

RESUMO

Autores: Joaquín Gacén e Diana CayuelaUniversidade Politécnica de Catalunha – Espanha Tradução:Agostinho S. Pacheco – ABQCT

Revisão Técnica: Rafael Ramos

59

Este ensaio de caracterização da estrutura fina das fibras foi aplicado a substratos de diferentes fibras celulósicas, como viscose, modal, polinósicas e liocel

Revista Química Têxtil | Processos60

produtos celulósicos de melhor qualidade. Por outro lado, soluções com cuproamônio (CUAM) (13), cuprietilendiamina (CUEN) e tartrato férrico/sódico (EWNN) (14) são usadas na determinação da fluidez ou do grau de polimerização da celulose por viscosimetria. Também pode ser assinalado que o zincato sódico e as soluções de cloreto de zinco/ácido fórmico são usados na análise química das misturas algodão/fibras químicas celulósicas (15). Essas soluções atuam dissolvendo ou dispersando a fibra química celulósica da correspondente mistura.

Neste estudo, foi aplicado o sistema cloreto de zinco/ácido fórmico da Norma ISO 1833, Método nº 3, utilizado para a determinação quantitativa das misturas de algodão/viscose (15), usando-se uma solução de ácido fórmico de 85% que continha 20% de cloreto de zinco anidro. Nas condições descritas neste método, podemos obter a dispersão completa das fibras de viscose. Sabendo-se que a capacidade de dispersão do componente viscose deve estar relacionada à concentração de cloreto de zinco na dissolução, cabe esperar que, usando uma concentração de cloreto de zinco abaixo da indicada na Norma (20%) e mantendo constantes as demais condições do ensaio, seja possível obter como resultado diferentes níveis de solubilização do componente viscose.

Desse modo, podemos obter curvas de solubilidade diferencial de uma fibra química de celulose em função da concentração de cloreto de zinco no sistema cloreto de zinco/ácido fórmico. Sabendo-se que entre as diversas famílias de fibras celulósicas existem importantes diferenças de estrutura fina, é possível que estas se traduzam em respostas diversas ao ensaio de solubilidade diferencial em determinadas condições.

O ensaio de solubilidade diferencial adaptado a fibras químicas celulósicas poderia ser útil para detectar diferenças de estrutura fina entre fibras da mesma família, mas de origens diversas. Isso poderia ser útil para explicar comportamentos não uniformes (tingimentos com diferentes intensidades de cor).

Este estudo foi realizado usando nove substratos de viscose, um de fibra modal, um de fibra polinósica e dois de fibras liocel. Foram feitos estudos em todos esses substratos, determinando suas solubilidades diferenciais em sistemas cloreto de zinco/ácido fórmico, com diferentes concentrações de cloreto de zinco. Também foi determinada a sua capacidade de absorção de água, o valor de retenção de água (WRV) (16), de grande sensibilidade quanto à variação da estrutura fina das fibras químicas celulósicas. Isso permitirá comparar as respostas desses dois ensaios frente às diferenças de estrutura fina entre substratos objetos de comparação.

2. PARTE EXPERIMENTAL2.1 MATERIAL

- 9 substratos de viscose, 6 de fibra descontínua (V.1–V.6) e 3 de fio contínuo, têxteis de diferentes produtoras europeias.- 1 substrato de fibra modal (M.1) fornecido por uma produtora europeia.- 1 substrato de fibra polinósica (P.1) fornecida como tal, porém, de procedência desconhecida.- 2 substratos de fibras liocel, um deles convencional (L.1) e um não fibrilável (L.2) fornecidos por uma produtora europeia.


2.2 TRATAMENTOSOs substratos foram purgados em um banho, que continha 1,5

g/l de Cotemoll TO (mistura de tensoativos aniônicos e não iônicos) e 1,5 g/l de carbonato de sódio, durante 30 minutos a 100º C, com uma relação de banho 1/30.

Após o tratamento, os substratos foram lavados com água, neutralizados com ácido acético diluído (0,75 ml/l), lavados repetidamente com água destilada em temperatura ambiente e secos ao ar livre.

2.3 SOLUBILIDADE DIFERENCIALO ensaio foi realizado seguindo-se as indicações do International

Standards Organization, ISO 1833, Método nº. 3 (15) (norma UNE 40-110-94) para determinar a composição quantitativa das misturas algodão/viscose.

Em um tubo de ensaio de 100 ml e com tampa esmerilhada, são introduzidos 50 ml de uma solução de cloreto de zinco anidro (7,5%–15%) em ácido fórmico de 85%. Em equipamento provido de termostato, o tubo é aquecido até 40º C, então é introduzida uma amostra de 0,5 g. Essas condições são mantidas durante duas horas e trinta minutos, agitando-se duas vezes em intervalos de 45 minutos. O conteúdo do tubo de ensaio é então filtrado através de um crisol de placas filtrante (nº 1) e a amostra, enxaguada com 20 ml da mesma solução.

O resíduo contido no crisol é lavado com 100 ml de uma solução aquosa que contenha 20 ml de uma solução concentrada de amoníaco (� = 0, 880 g/ml), em um volume total de 100 ml. Lava-se com água fria abundante. Seca-se o crisol com o resíduo até peso constante, esfria-se e pesa-se. O conteúdo de umidade da amostra é determinado por comparação, secando uma amostra paralela a 105º C até peso constante.

A perda de peso verificada pela amostra é calculada e expressa como porcentagem de peso seco e é conhecida como “solubilidade diferencial” nas condições do ensaio.

2.4 CAPACIDADE DE RETENÇÃO DE ÁGUAO WRV nos substratos ensaiados foi avaliado segundo a Norma

DIN 53814 (12), que se baseia na determinação da quantidade de água que as fibras podem absorver e reter em condições estritamente controladas. Esse parâmetro é expresso como uma relação entre a massa de água retida depois de uma agitação de duas horas, uma centrifugação de 20 minutos e a massa da amostra absolutamente seca (105º C) por quatro horas.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃOA tabela 1 mostra a solubilidade diferencial dos substratos

estudados em dissoluções de cloreto de zinco/ácido fórmico com diferentes concentrações de cloreto de zinco. Os valores da tabela correspondem à média de dois ensaios e o erro experimental, expresso como desvio calculado a partir de diversas amostras ensaiadas em diferentes dias, é de +/- 3%.

Também foram indicados os valores do WRV ou a capacidade de absorção, técnica muito sensível às variações da estrutura fina das fibras químicas de celulose. Ainda na tabela 1, podemos observar que a solubilidade diferencial dos diversos substratos aumenta na medida em que o faz a concentração de cloreto de zinco na dissolução utilizada. O aumento pode ser atribuído à penetração

Processos 61

Tabela 1. Solubilidade diferencial (%) em dissoluções de cloreto de zinco/ácido fórmico e valores de retenção de água (WRV) de fibras químicas celulósicas

da dissolução em regiões mais compactas ou ordenadas que afetariam a dissolução, mais ou menos completa, das regiões ou entidades estruturais correspondentes. Assim, na medida em que aumenta a concentração de cloreto de zinco, iria sendo dissolvida a matéria localizada em regiões mais compactas, aquelas que não seriam acessíveis às dissoluções com menores concentrações de cloreto de zinco.

Os seis substratos de viscose fibra descontínua podem ser separados em três grupos de solubilidades diferenciais bastante diversos (V.1–V.2, V.4–V.5 e V.3–V.6). As diferenças mais claras entre esses grupos se apresentam nas dissoluções que contêm 7,5% e 12,5% de cloreto de zinco. Excetuando o substrato V.3, que possui um WRV (84%) muito superior aos demais, esse parâmetro da estrutura fina está compreendido entre 77% e 80,5%. Essa diferença é importante se considerarmos a grande reprodutibilidade do ensaio (+/- 0,5%). Por outro lado, esse intervalo de WRV está de acordo com o citado na bibliografia mais recente (70%–80%) (17, 18) e difere do assinalado anteriormente (90%–120%) (8, 9). O menor WRV de todos os produtos de viscose regular do mercado atual indica que sua estrutura fina é mais ordenada ou compacta do que a dos mesmos produtos fabricados alguns anos atrás.

Em princípio, caberia esperar que um maior WRV correspondesse a uma maior solubilidade diferencial e vice-versa; do mesmo modo, caberia esperar solubilidades similares em produtos com parecida retenção de água. Isso nem sempre acontece dessa forma, pois: a) O substrato V.2 com um WRV de 79,2% apresenta solubilidades diferenciais inferiores às do substrato V.6 com WRV de 75,7%. b) Os substratos V.3 e V.6, com solubilidades muito similares, quase sempre apresentam WRV muito diferentes (84,1% ante 75,3%). c) Os substratos V.2 e V.4, com WRV muito similares, apresentam solubilidades diferenciais significativamente diversas.

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Pelo exposto, pode-se deduzir que os aspectos da estrutura fina avaliados através da solubilidade diferencial não são necessariamente os mesmos que os avaliados quando a estrutura fina se caracteriza determinando o WRV.

Em resumo, é possível dizer que as diferentes produtoras de viscose descontínua europeias oferecem ao mercado produtos de estruturas finas diferentes, que podem conduzir a comportamentos tintoriais também diferentes, fato que, no caso de misturas de diferentes procedências ou partidas, poderiam dar origem a defeitos de fabricação nos tecidos.

Dos três substratos de viscose fio contínuo, dois (V.7 e V.8) apresentam solubilidades muito similares e muito mais baixas do que as dos substratos de fibra descontínua estudados. Ao contrário, os substratos V.7 e V.8 apresentam WRV bastante diferentes. Também pode ser notado que o substrato V.9 apresenta uma solubilidade diferencial muito superior à dos outros dois e WRV próximo ao substrato V.7. A solubilidade diferencial do substrato V.9 é menor do que a dos substratos V.7 e V.8 e mais similar aos substratos de viscose fibra descontínua.

A fibra modal estudada tem uma solubilidade diferencial similar à das fibras de viscose descontínua de menor solubilidade (V.1 e V.2), exceto quando se usa uma dissolução com 12,5% de cloreto de zinco, que, neste caso, é muito maior do que a destas (96% ante 62%). Como o WRV dessa fibra modal é muito menor do que a das fibras de viscose descontínuas de similar solubilidade diferencial, fica confirmado ainda com maior clareza que as características da estrutura fina avaliadas por meio do ensaio de solubilidade diferencial não são as mesmas do que quando a caracterização é realizada atendendo à retenção de água.

A solubilidade diferencial da fibra polinósica ensaiada é muito inferior à das fibras viscose e modal usadas no estudo. Quanto ao seu WRV, verifica-se que é muito menor do que os das fibras de viscose regular e algo menor do que a da fibra modal. Neste caso, coincide uma menor solubilidade diferencial com menor WRV. Não devemos estranhar as menores solubilidades diferenciais da fibra polinósica em relação àquelas da fibra modal. Ambas são consideradas como fibras químicas celulósicas de alto módulo em úmido, mas as polinósicas possuem uma estrutura fibrilar mais ordenada e mais orientada, o que se traduz em maior estabilidade aos álcalis e maior capacidade de fibrilação(8). Esta última característica explica o seu emprego preferencial na fabricação de artigos com acabamentos de toque de pele de pêssego.

Quanto às fibras liocel, podemos dizer que a sua solubilidade diferencial é muito inferior à de qualquer outra fibra química de celulose. Isso se deve a sua estrutura fina mais orientada e ordenada (19). O substrato L.2 corresponde a uma fibra de liocel não fibrilável por ter sido reticulada durante o processo de fabricação antes de se proceder a sua secagem. Isso explica sua baixa solubilidade diferencial, que, por sua vez, explica que os retículos formados são estáveis em meio ácido no qual transcorre o ensaio de solubilidade diferencial. Por outro lado, o substrato L.2 possui maior WRV do que o substrato L.1. Isso se deve ao fato de que a formação de retículos no estado molhado conduz a um maior volume de poros, uma maior superfície interna, maior tamanho médio de poros, maior inchamento e maior acessibilidade em relação às fibras de liocel padrão (20).

Dos dados anteriormente expostos, percebe-se que, em igualdade de condições, os maiores valores da solubilidade diferencial correspondem às fibras de viscose, seguidas, em ordem decrescente, pelas fibras modal, polinósicas e liocel. As diferenças observadas correspondem a diferenças de ordem e/ou orientação na estrutura fina das diversas famílias de fibras químicas celulósicas.

A resposta das fibras estudadas quanto à solubilidade diferencial está de acordo com dados publicados sobre a cristalinidade, orientação e módulo em úmido das fibras químicas celulósicas. Concretamente, foram encontrados valores de cristalinidade de 0,38, 0,39 e 0,62 para fibras de viscose, modal e liocel, respectivamente (20). Por outro lado, quanto ao valor de orientação total, foram atribuídos 0,41 para fibras de viscose, 0,45 para fibras modal e 0,59 para fibras liocel. Finalmente, os módulos em úmido das fibras químicas celulósicas são 50 cN/tex (viscose), 120 cN/tex (modal), 230 cN/tex (polinósica) e 200-350 cN/tex (liocel) (9).

4. CONCLUSÕESNas condições experimentais deste estudo, podemos concluir

que:1 - Os diversos substratos de viscose descontínua podem apresentar solubilidades diferenciais muito diferentes.2 - A dissolução de cloreto de zinco/acido fórmico com 12,5% de cloreto de zinco pode ser útil para detectar diferenças de estrutura fina entre substratos de viscose descontínua.3 - Os substratos de fio contínuo têxtil de viscose costumam apresentar solubilidades diferenciais muito mais baixas do que as das fibras de viscose descontínua.4 - Contrasta a elevada solubilidade diferencial da fibra modal em relação ao seu baixo WRV.5 - O substrato de fibra polinósica ensaiado apresenta WRV não muito diferente do WRV da fibra modal, mas sua solubilidade diferencial é muito mais baixa.6 - As fibras de liocel apresentam níveis de solubilidade muito mais baixos do que as de outras famílias de fibras químicas de celulose. 7 - Como era de se esperar, dado seu caráter reticulado, a fibra de liocel não fibrilável apresenta solubilidades muito mais baixas do que as da fibra liocel padrão.8 - Nem sempre o maior ou menor WRV corresponde a uma maior ou menor solubilidade diferencial, respectivamente. Isso poderia ser interpretado no sentido de que essas técnicas não consideram os mesmos aspectos da estrutura fina das fibras químicas celulósicas.9 - As dissoluções de cloreto de zinco/acido fórmico utilizadas no estudo permitem detectar diferenças de estrutura fina entre substratos de diversas famílias de fibras químicas de celulose, e inclusive entre substratos da mesma família e/ou forma de apresentação (fibra descontínua, fio contínuo).10 - A diferente resposta das diversas famílias de fibras químicas celulósicas ao ensaio de solubilidade diferencial em dissoluções de cloreto de zinco/acido fórmico é consequência de diferenças na cristalinidade e/ou orientação de sua estrutura fina. O comportamento observado está de acordo com valores publicados de sua cristalinidade, orientação e módulo das diferentes famílias de fibras químicas celulósicas.

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