química têxtil · comparação de formação de espumas dos principais tensoativos não-iônicos...

Química TêxtilANO XXXII

SET 2009

ÓRGÃO OFICIAL DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE QUÍMICOS E COLORISTAS TÊXTEIS

Corporate Member

Site: www.abqct.com.bre-mail: [email protected]

Membro TitularISSN 0102-8235

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CCT

Tecnologia Fibras

Tecnologia Corantes

Tecnologia Plasma

Tecnologia Preparação

Tecnologia Qualidade

Tecnologia Processos

ÓRGÃO OFICIAL DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE QUÍMICOS E COLORISTAS TÊXTEIS

Começa mais uma corrida pela bolsa de estudos.Conheça os concorrentes ao III Prêmio ABQCTde Estímulo ao Estudo prof. Josep Valldeperas Morell.

Editorial

03Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.

No próximo dia 11 de Dezembro, a ABQCT

estará completando 35 anos de existência. Esta é

uma data significativa, visto que tudo começou

como um sonho que tinha a finalidade de reunir os

profissionais da área de “Química Têxtil” para troca

de experiência e conhecimento técnico visando o

aprimoramento da classe e da indústria em geral.

Ao longo desse período aconteceram inúmeras

“crises” e com elas as dificuldades foram enormes,

porém, tudo foi superado. Estamos agora em meio a

uma crise econômica de âmbito mundial e,

paralelamente, outras epidemias nos afetam de

forma contundente. Mas isto tudo pode ser

superado, desde que os potenciais individuais se

aglutinem e atuem na mesma direção.

A concorrência é imensa e com isso, a

criatividade dos nossos técnicos precisa ser

intensificada e aprimorada. Novos desenvolvi-

mentos tecnológicos aparecem dia a dia. Os desafios

nos obrigam a reciclar, tanto com relação aos nossos

conhecimentos, como os materiais que utilizamos

em nossos processos industriais.

Necessitamos de uma associação mais ativa e

representativa. Para isso, propomos a união dos nossos

esforços no sentido do crescimento intelectual dos

profissionais do segmento têxtil. Nossa revista pode ser

um veículo ativo levando aos leitores os mais novos

desenvolvimentos, visto que as matérias são estudadas

e os resultados acontecem em uma velocidade

realmente incrível.

Conclamamos aos nossos associados que ofereçam

sugestões e críticas que nos orientem no sentido de

melhor atender a todos. Gostaria de lembrar que

estamos sempre abertos para a publicação de artigos

técnicos e pedimos que os leitores nos enviem, sempre

que possível, matérias que possam se tornar artigos

interessantes à comunidade.

A próxima edição de nossa revista será comemo-

rativa aos trinta e cinco anos da ABQCT. Estamos

preparando uma homenagem a esta data e aos

associados que participaram da ABQCT naquela

oportunidade. Será uma ocasião para “matar a saudade”

dos primórdios da nossa associação.

Evaldo Turqueti

Presidente

ABQCT - 35 ANOS DE SUPERAÇÃO

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE QUÍMICOS E COLORISTAS TÊXTEIS

Site: www.abqct.com.bre-mail: [email protected]

AATCC Corporate MemberMembro Titular FLAQT

DIRETORIA NACIONALPresidente: Evaldo TurquetiVice- Presidente: Lourival Santos Flor1º Secretário: Walter José Mota2º Secretário: Ricardo Vital de Abreu1º Tesoureiro: Adir Grahl2º Tesoureiro: João Lino GonçalvesDiretor Técnico: Humberto Sabino da Silva Núcleo Nordeste

Núcleo Santa CatarinaCoordenador Geral: João Vergilio DiasVice-coordenador: Carlos Udelson ZagolinSecretário: Andre Luis Klein Da SilvaTesoureiro: Sergio Da Costa VieiraSuplente: Walter Alvaro Da Silva JuniorSuplente: Henrique Jose Elisio

Núcleo de AmericanaCoordenador: Vice-coordenador: Secretári: Tesoureiro: Suplente: J

João José Gobbo Durval B. F. Costa

o Izaias Ezipati Edmilson J. Vasconcelos

osé Antonio M. Lima Suplente: Irani Monteiro

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:

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

EXPEDIENTE

Periodicidade: Trimestral (mar./jun./set./dez.)

Circulação: São Paulo, Santa Catarina, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Pernambuco, Rio G. do Sul, Ceará e Paraná.Régia Comunicação e DesignJornalista Responsável: Caroline Bitencourt Mtb 02462/SC E-mail: [email protected] www.regiacomunicacao.com - FoneFax: (11) 4330.5624

Administração e Depto. Comercial: C.G.C: 48.769.327/0001-59 - Inscr. Est.isento Praça Flor de Linho, 44 - Alphaville 06453-000 - Barueri, SP

Tel: (11) 4195.4931 FAX: (11) 4191.9774 - e-mail: [email protected]

ISSN 0102-8235

Impressão: Ipsis GráficaABQCT -

SUMÁRIO

Editorial.................................................................................................................................. 03

Produtos e Serviços ............................................................................................................. 82

III Prêmio ABQCT de Estímulo ao Estudo Perfil dos concorrentes.............................................................................................................78

Coordenador: Clélia Elioni Ferreira de CarvalhoVice- Coordenador: Silvagner Adolpho Veríssimo Tesoureiro: Francisco Paiva Costa Secretário: Milton Glavina Suplente: Manuel Augusto Vieira

Química Têxtil é uma publicação da AssociaçãoBrasileira de Químicos e Coloristas Têxteis.Os artigos aqui publicados são de inteira responsabilidade dos seus autores.

Distribuição: mala-direta: associados da ABQCT, Indústrias Têxteis, tinturarias e entidades filiadas àFLAQT e AATCC.

Vitor Alexandre dos SantosHumberto Sabino Reinaldo Ferreira

Dimas NovaisRafael Rodrigue Ramos

José Antonio MarconiKelson dos Santos Araújo

Colaboradores: Kelson dos Santos Araújo e Márcio Dantas

04 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.

É com muita alegria que li hoje na vossa conceituada revista o meu artigo : Tingimento da poliamida 6.6 com corantes reativos para lã e algodão após alteração superficial com descarga plasmática de dupla barreira dilétrica(DBD).Entretanto, venho solicitar cordialmente que ressaltem que o trabalho foi desenvolvido no Departamento de Engenharia Têxtil na Universidade do Minho, sob a orientação do Dr. António Pedro Souto e Noémia Carneiro. Agradeço muito pela oportunidade.Fernando Ribeiro Oliveira

Baixa Pressão, Plasma não-equilibrado como Auxiliar na Geração de Retardante de Chama sobre Algodão.(Vladimir Totolin, Majid Sarmadi, Sorin O. Manolache, e Ferencz S. Denes).......................05

Ana Maria Islas Cortes , Gabriel Guillén Buendia , Manuel Olvera Gracia ........................171 2

Jorge Marcos Rosa Elesandro Antônio Baptista , Jose Carlos Curvelo Santana ...............261,2, 2 2

Marina Assumpção Calazans, Fernando Barros de Vasconcelos ............................................34

Esther Perales, Elísabet Chorro, Víctor Navarro e Francisco Miguel Martínez-Verdú...........39

J. V. Barné e D. Daltin..............................................................................................................50

João B. Giordano *, João S. C. ...............................................................................................561

Regina Aparecida Sanches;Waldir Mantovani, Júlia Baruque Ramos ...................................66

Viscoelasticidade de fios de poliéster usando o modelo de Zurek e sua modificação

Estudo da influência do ph na degradação fotoquímica de grupos Antraquinônicos em corantes reativos do tipo vinilsulfônico (vs).

Influência do tempo e da temperatura na dipagem de telas de poliéster para pneus

Desafios na Medição e Caracterização do Goniocromatismo

Comparação de formação de espumas dos principais tensoativos não-iônicos para a purga têxtil

Aumento de absorção de água em tecidos de algodão tratados com descarga corona

Produção de algodão orgânico, colorido e transgênico no Brasil e testes físicos de controle de qualidade da fibra e fio de algodão

CORRESPONDÊNCIA

Dhenes Pereira Rodrigues, 25 anos, representante da FEI, curso de Engª. Têxtil. Atualmente trabalha na Camelon Mamut Tinturaria e Malharia Ltda. Reside e mora em São Paulo, capital, filho de Arsênio da Silva Rodrigues, en-carregado de produ-ção, e de Maria Eunice Pereira Rodrigues, do lar.

Dhenes conta que, como já trabalha na área de química têxtil, resolveu fazer faculdade para aperfeiçoar e aprofundar seus conhecimentos técnicos e científicos. No geral, no tocante a sua visão quanto ao mercado, considera-o um dos mais complexos do ramo têxtil pois, para ele, é onde aparecem a maioria dos problemas. “Porém, acredito ser muito competitivo até mesmo pela escassez de profissionais com profundos conhecimentos na área. Apesar disso tudo, é uma área que encanta a muitos”, diz.

Ele ainda ressalta que espera que o concurso forneça embasamento suficiente para uma boa atuação no mercado de trabalho e enfatiza a revista Química Têxtil como sendo o veículo mais completo e sério do setor pois, para Dhenes, os artigos técnicos apresentados “iluminam o caminho de muitos tintureiros”.

“Este prêmio desperta muito interesse nos alunos do curso de engenharia têxtil, principalmente aos que têm aptidão na área de química têxtil e, como o próprio título "incentivo ao estudo" diz, somos incentivados a buscar conhecimentos nas atividades didáticas e práticas. Além disso, o vencedor já inicia sua carreira com um diferencial muito grande em seu currículum.

Agradeço à Deus, à minha família, à minha namorada, amigos e aos professores que acreditaram e me apoiaram em todos os momentos.”

Layla de Brito Mendes, 21 anos, representante da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, curso de Engenharia Têxtil. Nasceu e reside em Natal / RN. Filha de Maria do Céu de Brito Mendes, funcionária pública municipa, e de Marcelo Oliveira Mendes Sobrinho, comerciante.

Layla considera o mercado químico têxtil competitivo pois, para ela, é representado por ótimos profissionais e por grandes empresas. “Na minha opinião, é uma das áreas mais interessantes do ramo têxtil. Espero que seja bastante competitivo e que proporcione aos participantes acesso a mais conhecimentos da química têxtil”, diz.

Ela diz ainda que vê a ABQCT como uma associação bastante organizada e que muito contribui com o desenvolvimento da química têxtil, unindo empresas, profissionais e estudantes. “O Prêmio Estudantil é visto na UFRN como um evento bastante importante, pois ajuda os alunos que se destacam nessa área a ter uma certa visibilidade no país. Vários alunos desejam participar, não só objetivando ganhar a bolsa de estudos, mas também aprofundar seus conhecimentos na área”, ressalta.

“Agradeço a Deus, por tudo que tenho. Aos meus pais, por serem simplesmente os melhores pais do mundo. Aos meus amigos, por serem responsáveis por parte do que eu sou. E a todos os professores que já tive, pelo empenho em cumprir a difícil tarefa que é educar. “

L a í s M i n i n e l Gonçalves, 21 anos, representante da Universidade de São Paulo, curso de Têxtil e Moda. Nasceu em J a r d i n ó p o l i s e atualmente reside em São Paulo, capital. Filha de Helder Tadeo Gonçalves, Auxiliar Financeiro e de Maria Rita Mininel Gonçalves, Auxiliar Odontológica.Para Laís, a escolha da área deve-se ao “dom” que acredita ter. “ Eu escolhi o curso de Têxtil devido às aptidões pessoais, pois desde criança eu sempre fui muito ligada a essa área, principalmente em relação a costura e artesanato. Assim, eu não poderia ter deixado isto de lado”, diz. “Só depois de ingressar no curso, eu descobri que o mercado têxtil é muito mais amplo do que eu imaginava, o que me fez gostar mais ainda da profissão que eu escolhi para o meu futuro”, revela. Laís conta que espera que o concurso abra novas e grandes portas ao vencedor, e que traga, além de conhecimentos, direcionamentos e estímulos para outros estudantes. “Estou me preparando com a ajuda de professores, que se preocupam em passar materiais disponíveis aos alunos que foram selecionados para o concurso”, finaliza. “Agradeço à minha família, meus pais e meus irmãos, João Rafael e José Vitor, que sempre me apoiaram e me deram força em todos os momentos da minha vida, principalmente quando eu decidi sair de uma cidadezinha do interior para estudar na maior metrópole do País. Também aos meus tios, tio Dé e tia Marly, que me acolheram e se tornaram meus segundos pais em São Paulo. Por fim, às minhas avós, pela herança das habilidades manuais, tanto em técnicas de costura, bordado, crochê, tricô e tantas outras.”

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Perfil dosConcorrentes

Liliane Fernandes Dompieri, 22 anos, representante da FEI/ SBC - São Paulo. Atualmente trabalha na José Roberto Tizzi Cores. Nasceu em São Bernardo do Campo e reside em Santo André. Filha de Eliana Fernandes Dompieri, funcionária pública e Nivaldo Ângelo Dompieri, empresário. Qual a sua visão com relação à ABQCT e ao concurso que ela vem propondo?É uma Associação que busca e aposta no desenvolvimento do setor têxtil no Brasil por meio de publicações informativas mantendo o público da área atualizado.Este prêmio é muito bem visto dentro de minha universidade por ser um curso de especialização no exterior muito bem conceituado no mundo, o que gera um interesse maior, tanto para empregados, quanto para os empregadores. Enfim, é uma grande oportunidade de crescimento dentro da profissão, já que é um curso de alto custo inacessível para grande parte dos que atuam na área. Eu espero que o concurso tenha um processo seletivo justo, o qual irá evidenciar o melhor estudante e abrir as portas para a sua carreira. Considero-me preparada, mas continuo me dedicando para obter o desempenho necessário.Muitos alunos se mostraram interessados, deste modo foi criado um processo seletivo levando-se em conta o desempenho em classe e atuação na área.

Agradeço à ABQCT pela oportunidade, à FEI por acreditar na minha capacidade, à minha família, namorado e amigos que sempre me deram muito apoio, e a Deus.

Jari a Aizawa S lva, 22 anos, representan e da Universidade de São Paulo

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representant da FEI/ SBC - So Paulo.

Jarina Aizawa Silva, 22 anos, representante da Universidade de São Paulo USP - EACH, curso Bacharelado em Têxtil e Moda. Nasceu e reside em Guarulhos. Filha de José Sebastião Nei da Silva, professor de português e de Shirley de Freitas Aizawa Silva, professora e diretora aposentada.

Jarina descreve-se apaixonada pela leitura e pelos estudos. “Sempre gostei de ler e estudar sobre áreas como química, física e biologia. Entretanto, desenhava e me interessava muito por artes. Quando encontrei um curso que unia a área técnica e a área artística, não tive dúvidas em escolher.”

Para ela, o mercado químico têxtil é bastante competitivo pois acredita que existam profis-sionais e pesquisadores muito experientes na área, além de ser concorrido por graduados em diversas áreas, como engenharia têxtil, química, física, engenharia de materiais.

Jarina ainda declara que espera que o concurso lhe traga uma grande oportunidade de experiência pessoal e profissional. “ Estou me preparando com a ajuda de meus professores da área e com o estudo de materiais didáticos específicos”, diz.

“Agradeço à ABQCT e aos meus professores (Profa.Dra. Silgia Aparecida e Prof.Dr. Maurício Araújo) que me indicaram para esta oportunidade.”

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Engenharia Têx-t l.

Willian Hideo Kumizaki Ribeiro dos Santos, 24 anos, representante da Universidade Estadual de Ma-ringá, curso Engenharia Têx-til. Atualmente estuda em perío-do integral e, nos horários vagos, trabalha como aprendiz de eletrônica, na eletrônica do seu pai.

Mora na cidade onde nasceu, em Goioerê - PR, filho de Adelson José Ribeiro dos Santos, Técnico em Eletrônica e Célia Kiyoko Kumizaki Auxiliar administrativo. Como você analisa o mercado químico têxtil?

O mercado químico têxtil em minha opinião é extremamente competitivo, tanto no aspecto de custos como também, no aspecto de inovações, que são frutos de um mercado que cada vez mais busca produtos inovadores e diferenciados. O que espera do concurso?

Espero fazer uma boa participação e assim ter a oportunidade de poder aprimorar os meus conhecimentos através do estágio na Universidade de Terrassa, podendo assim contribuir para o cenário têxtil nacional, e também através deste estar disponível para eventuais oportunidades que possam aparecer.Está preparado ou se preparando?

Estou sempre me preparando. Com um mercado tão competidor e inovador, é necessário que a cada dia haja uma atualização de conhecimentos, para acompanhar a velocidade com que se fazem as inovações tecnológicas na área química têxtil. Qual a sua visão sobre a ABQCT?

É uma organização muito impor-tante, que busca sempre manter seus associados informados sobre todas as inovações, tecnologias e informações da área têxtil. E que desenvolve agora um papel muito importante, organizando este concurso que busca a capacitação e a abertura de novos horizontes para os “profissionais” da área têxtil. Com que imagem é visto o Prêmio Estudantil em sua Universidade? Muitos desejam participar? Como foi o critério de escolha?

O prêmio estudantil na Univer-dade Estadual de Maringá é visto como uma oportunidade única para os alunos da engenharia têxtil, onde os esforços para se chegar à classificação são observados durante todo um ano letivo.

sidade Estadual de Maringá é visto como uma oportunidade única para os alunos da engenharia têxtil, onde os esforços para se chegar à classificação são observados durante todo um ano letivo.

O processo de seleção foi através das notas da disciplina de Trata-mentos Têxteis, onde as duas melhores médias anuais foram classificadas para o concurso.Agradecimentos

Primeiramente a Deus, que está sempre me observando e me guiando em todos os meus passos, minha família que sempre me apóia em todos os momentos e são a base de tudo o que sou hoje, aos amigos e familiares sempre me propor-cionando momentos de alegria e carinho, à minha namorada que está sempre presente, disposta a ajudar, fonte de felicidade e renovação espiritual, a todos os mestres e professores que me auxiliaram nesta jornada e à ABQCT, que me proporcionou a oportunidade de estar participando deste concurso.

Carlos Rafael Silva de Oliveira, 22 anos, representante da Universidade Estadual de Maringá, curso de Engenharia Têxtil. Nasceu em Osasco e reside em Goioerê – PR. Filho de Maria da Paixão Silva, auxiliar de padeiro, e de Carlos Donizetti de Oliveira, Engenheiro Mecâ-nico e Professor universitário. Carlos escolheu o ramo químico têxtil por declarar a sua afinidade por “exatas” e sua curiosidade o estimulou a buscar “coisas novas”.

“Com a maturidade comecei a traçar meu perfil, e percebi que condizia muito com a engenharia. Então, antes de escolher a “Engenharia Têxtil” como meu campo de atuação profissional, fiz uma ampla pesquisa sobre todas as outras engenharias bem como pelo mercado de trabalho das mesmas, visando meu futuro profissional e, dentre todas, vi na engenharia têxtil um setor industrial muito interessante, com amplos campos de atuação, carente de mão-de-obra qualificada e bastante promissor. Daí, veio a certeza de ter optado pelo certo e não me enganei: estou muito feliz e empolgado com a minha área”.

Carlos, apesar de se entitular “apenas um estudante”, mostra-se bastante interessado no concurso já que, para ele, é uma oportunidade única. “Tenho visto esse concurso como uma oportunidade única para todos nós.Por isso, espero uma concorrência forte, como sempre foi, porém não estou apreensivo pois, assim como todos, eu confio nos meus conhecimentos e tenho me preparado mais a cada dia. Espero, principalmente, que será uma experiência nova pela qual vou aprender muito e que contribuirá para um bom futuro profissional pra mim. Sei que pessoas muito competentes corrigirão a prova e o prêmio virá para o aluno que realmente merecê-lo e, independente do resultado, todos já somos vencedores por estar aqui. “Muito obrigado à UEM, à ABQCT e às empresas patrocinadoras pela oportunidade!”.

Ele ainda revela que a ABQCT, em seu ponto de vista, tem sido uma associação singular em importância para os profissionais da área têxtil por difundir informações e novidades do seguimento químico têxtil, por proporcionar uma maior interação um incentivo para que estudem sempre mais, a fim de se destacar durante o ano letivo e garantir a participação no evento do ano seguinte”, completa.

Essa conquista eu agradeço a Deus que é a única razão da minha existência, à minha família pelo apoio e, em especial, à minha mãe. Também, a todos os meus professores que me transmitiram o conhecimento e, principalmente, à ABQCT e às empresas patrocinadoras pela oportunidade e por apostarem no esforço, talento e dedicação de todos nós, estudantes da área têxtil.

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Eliane Elias Galdino, 23 anos, representante da Universidade Federal do Rio Grande do Norte UFRN, cursando Engenharia Têxtil. Nasceu em Pureza - RN e atualmente reside em São Gonçalo do Amarante - RN. É filha de Manoel Xavier Galdino, motorista e Vilma Elias da Silva Galdino, do lar.

Eliane escolheu a área de engenharia têxtil por acreditar ser um curso que tem uma larga abrangência de áreas onde ela poderá atuar de forma direta ou indiretamente. “Posso trabalhar desde a parte administrativa até a área de pesquisas, assim como participar de todas as etapas que favorecem a formação de um substrato (fio, tecido plano, malha ou peça confeccionada). Daí, a escolha pelo curso, o qual estou estudando para ser uma excelente profissional.”

Qual é a sua visão com relação ao mercado químico têxtil?O mercado químico têxtil é bastante competitivo, em que cada um está

sempre se aperfeiçoando para mostrar o seu diferencial perante o mercado consumidor.

Quais são as suas expectativas com relação ao concurso?

Além de estar tendo a oportunidade de participar do concurso, espero receber outras chances e convites de estar realizando cursos. Quem sabe até mesmo uma oportunidade de emprego possa vir a surgir? Estou ciente que, mesmo sabendo que estamos diante de um elo de profissionais extremamente qualificados, apesar de ainda estar estudando, nada me impede de ser também um diferencial e vir a ser uma excelente profissional.

Considera-se preparada para a prova?

Estou me preparando, até porque a cada dia é necessário nos atualizarmos, e é isto que nos permite dar um passo à frente dos nossos concorrentes, tornando-nos um diferencial.

tornando-nos um diferencial.

Como os estudantes da sua Universidade recebem a notícia do prêmio? Como é o critério de escolha?

O Prêmio Estudantil é uma oportunidade ímpar para qualquer universitário, uma vez que permite, além de testar os nossos conhecimentos, mostrarmos um pouco do nosso perfil para o mercado empresarial. O critério de escolha foi feito por meio do IRA - Índice de Rendimento Acadêmico, em que os melhores IRAs dentre os inscritos estariam recebendo a chance de participar do concurso.

Agradeço a todos aqueles, em especial aos meus pais, amigos, mestres

pelo conhecimento transmitido, que acreditam no meu potencial e esforço em busca da concretização de meus sonhos, o que faz ser uma cidadã digna e disposta a encarar todos os desafios que irão surgir ao longo dos caminhos que percorrerei.

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Centro da I dú ria u mica e Têxti , c rsa Engea a ndu rial Têxtil.

João Luís Pinheiro Giffoni, 26 anos, representante do SENAI/ CETIQT - Centro da Indústria Química e Têxtil, cursa Engenharia Industrial Têxtil. Trabalha atualmente na Vicunha Têxtil S/A - Unidade I (Índigo). Nasceu e reside em Fortaleza-CE. Filho de Luiz Carlos Monteiro Giffoni, autônomo e Maria de Fátima Pinheiro Giffoni, professora. Para João, a escolha desta área deu-se pela possibilidade de aliar o gosto pela gestão de processos com as oportunidades oferecidas pelo pólo local.

Qual a sua visão com relação ao mercado químico têxtil? Altamente competitivo, pois é um mercado direcionado pela moda

demandando, assim, um alto grau de inovação e assertividade. Qual a sua expectativa perante o concurso?Crescer profissionalmente e ampliar meus conhecimentos. Está preparado para a prova?Sempre me preparando e preparado. Qual a sua visão com relação à ABQCT? Organização que permite a

desmistificação de um tema útil e complexo. Como é visto o Prêmio ABQCT de Estímulo ao Estudo em sua

Universidade? Oportunidade única em que todos anseiam poder participar. Agradecimentos.A todos que contribuíram para a minha formação profissional e, em especial, à

minha mãe que a tornou possível.

HOMENAGEM PÓSTUMA

HEMERSON GABRIEL SILVA JÚNIOR

O destino assim traçou e a vida de um filho muito jovem, saudável e alegre foi extemporaneamente ceifada dos seus pais, familiares e amigos. Solidarizados com o sofrimento e consternados ainda com o tão recente fato, gostaríamos de externar a esses dedicados pais os mais profundos sentimentos pela passagem de um filho que era o sentido e alegria de suas vidas.

Sabemos de antemão, que somente esta iniciativa não seria suficiente para apagar tamanho sofrimento mas, como amigos da família, foi uma saída que nossos corações acharam para acalentá-los, transmitindo-lhes nossa força e apoio espiritual, num momento tão difícil, face à perda de um filho tão prematuramente.

Temos certeza que lá onde ele se encontra ao lado do PAI ETERNO, tornar-se-á mais um anjo com suas asas e manto a nos proteger.

As suas e nossas orações servirão para amenizar a angústia e tristeza dos pais gerada pelo vácuo desta grande perda, propiciando-lhes novas forças e uma nova vida cheia de alegrias e reconquistas.

Para sempre JÚNINHO

* 12/10/2001

† 06/06/2009

Homenagem à Hemerson Gabriel Silva Júnior, sobrinho de André Arantes - Colorzen.

Produtos e Serviços

A GIII apresenta ao mercado a terceira geração de

corantes reativos para tingimento de fibras celulósicas e

suas misturas, IMAGINEXT.

A linha IMAGINEXT, composta de matizes mais

brilhantes e de alta fixação, trás como principais benefícios

a robustez às variáveis do processo, excelente igualização e

lavabilidade e solidez à luz seco/úmido.

Ao proporcionar expressiva economia no consumo de

água, de energia, tempo de processo e na utilização de

corantes, a versátil linha IMAGINEXT, que pode ser usada

tanto em “Pad-Batch” como em “Esgotamento”, está

alinhada com a demanda mundial, e com os valores da GIII,

de respeito ao meio ambiente.

A linha IMAGINEXT tem como objetivo ser a escolha

de quem pensa à frente, de quem opta por processos

robustos, eficazes e ecologicamente corretos, aliados ao

aumento da produtividade e lucratividade.

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www.giii.com.br

11- 41521300/ 47- 3036360!


Você tem algum artigo técnico inédito e gostaria de publicar em nossa revista?

Envie uma cópia digital do artigo para a diretoria técnica da ABQCT, [email protected] para análise.

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Torne-se um profissional reconhecido.ABQCT

SENAI/SC abre inscrições para cursos de

qualificação profissional em 18 cidades

Vagas são para Camboriú, Blumenau, Brusque,

Capivari de Baixo, Chapecó, Concórdia, Florianópolis,

Indaial, Itajaí, Jaraguá do Sul, Joinville, Lages, Luzerna,

Mafra, Rio do Sul, São João Batista, São José e Tubarão

O SENAI/SC está com vagas abertas para cursos de

qualificação em 18 cidades do Estado, nas áreas de

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industrial, metalmecânica, moda e vestuário, moveleiro,

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da informação, têxtil, vestuário.

Os programas são oferecidos nas cidades de

Balneário Camboriú, Blumenau, Brusque, Capivari de

Baixo, Chapecó, Concórdia, Florianópolis, Indaial,

Itajaí, Jaraguá do Sul, Joinville, Lages, Luzerna, Mafra,

Rio do Sul, São João Batista, São José e Tubarão. Os

programas são das áreas de automobilística, construção

civil, eletroeletrônica, eletrotécnica, gestão, gestão

empresarial, mecânica, mecânica industrial,

metalmecânica, moda e vestuário, segurança no trabalho,

tecnologia da informação, têxtil.

Mais informações podem ser obtidas nas próprias

unidades do SENAI/SC, no site http://www.sc.senai.br/

ou pelo SENAI On Line, telefone 0800 48 1212.

Estudo da influência do ph na degradação fotoquímica de grupos Antraquinônicos em corantes reativos do tipo vinilsulfônico (vs).

RESUMO

O objetivo do trabalho foi verificar a influência do pH

na degradação fotoquímica de grupos cromóforos

antraquinônicos em corantes reativos do tipo VS contidos

em efluentes têxteis, nas faixas de pH 7, 9 e 11, sob

irradiação de ondas ultravioleta em presença de 1,00 x -2 -310 mol.dm de Peróxido de Hidrogênio (H O ). Os 2 2

efluentes foram diluídos em dez vezes para posterior

submissão ao tratamento, onde foi constatada a redução

da coloração em 90,70% para pH 7, 93,04% para pH 9 e

92,11% para pH 11, em níveis de absorbância bem

próximos ao da água de reuso utilizada na Escola SENAI,

podendo o efluente ser reutilizado em 95% dos processos

de beneficiamentos têxteis.

Palavras-chave: Degradação Fotoquímica, Corantes

VS, Grupo Antraquinônico, pH.

INTRODUÇÃO

O objetivo deste trabalho foi o de estudar a degradação

fotoquímica de grupos antraquinônicos presentes em

corantes reativos do tipo VS nas faixas de pH 7, 9 e 11, sob

irradiação de ondas ultravioleta em presença de Peróxido

de Hidrogênio. O corante em estudo é o C.I. Reactive

Blue 19 (RB19), cuja estrutura química é mostrada na

Figura 1.

Autores: Jorge Marcos Rosa Elesandro Antônio Baptista , Jose Carlos Curvelo Santana1,2, 2 2

Escola SENAI “Francisco Matarazzo”, São Paulo.1

Programa de Mestrado em Engenharia de Produção, 2

Universidade Nove de Julho, São Paulo. Revisão Técnica: Reinaldo Ferreira

-1Figura 1: C.I. Reactive Blue 19 de massa molecular = 582 g.mol Colour Index, 1971)

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;

ROTT; MINKE, 1999).

Segundo COUGHLIN, KINKLE E BISHOP (2003),

cerca de 4% da produção de corantes orgânicos decorrente

dos processos de síntese e aplicação se perde para o meio

ambiente, produzindo águas residuárias fortemente

coloridas. O desenvolvimento de tecnologias eficientes e

baratas para o tratamento de efluentes contendo corantes

constitui uma necessidade, e consideráveis esforços estão

sendo dedicados a esse campo de pesquisa (ZAZO et al,

2006).

O

O

NH H

SO3H

NH

SO2CH

2CH

2OSO

3Na


Tecnologia Corantes

Os corantes reativos são utilizados em grande escala

no tingimento de fibras de algodão e viscose,

principalmente para o segmento de vestuário em cores de

intensidade média e escura, devido a seus bons índices de

solidez aos tratamentos úmidos.

Pelo fato desses corantes reagirem não só com o

substrato bem como com a água, acabam sendo um dos

principais constituintes dos efluentes de tinturarias. Após

o processo de coloração, o substrato passa por um

processo de lavagem justamente para retirar o corante não

fixado (hidrolisado) da superfície da fibra.

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. Os VS

são corantes de relativa facilidade de aplicação, pouca

substantividade quando comparado aos demais tipos e

sua reação com a fibra ocorre por adição nucleofílica em

quatro etapas distintas, descritas por SHORE (2002) e

vistas a seguir.

Etapa 1 - O corante possui o grupo b-

sulfatoetilsulfona que, em presença de álcali, elimina

sulfato de sódio e água, dando origem ao grupo VS,

mostrado na reação abaixo.

Etapa 2- Neste grupo, a dupla ligação carbono-

carbono é polarizada pela atração eletrônica do grupo

sulfônico, como está representada na reação a seguir.

Etapa 3 - Esta polarização implica em carga positiva

ao carbono terminal, permitindo que a adição nucleofílica

ocorra com a celulose ionizada. A reação abaixo explica como

isso ocorre.

Etapa 4 - Através da adição de um próton, a reação é

completada, como mostrado abaixo.

HIDRÓLISE

O corante também reage com a água, tornando-se ineficaz

no tingimento do substrato. Conforme já demonstrado na

Etapa 01, o grupo b-sulfatoetilsulfona em presença de álcali

torna-se o grupo reativo VS. Segundo SHORE (2002), sua

reação com a água pode gerar compostos etílicos ou etéreos,

ocorrendo de duas formas:

a) O grupo VS reage com a água formando o grupo

sulfoniletanol. Isso pode ser observado na reação a seguir.

Temperaturas entre 90 e 100ºC e pH acima de 11,5 em

presença de ânions carbonato ou hidróxido, condições

encontradas no tratamento posterior ao tingimento, são

condições para a formação do 2-hidróxietilsulfona, uma

forma de dietiléter que pode chegar a 10% da massa inicial de

corante utilizado, conforme o esquema da reação abaixo.

São essas duas formas que estarão presentes em maior

quantidade nos efluentes. Entretanto, o alvo do ataque

CORANTE S

O

O

O S

O

O

O Na CORANTE S

O

O

CH2

+ Na2SO

4 + H

2O

NaOH

CORANTE SH-

O

O

CH+

CORANTE SH-

O

O

CH2

CORANTE SH-

O

O

CH+

+ O- CELULOSE CORANTE S

O

O

CH-

O CELULOSE

CORANTE S

O

O

O CELULOSECORANTE S

O

O

CH-

O CELULOSEH+

CORANTE SH-

O

O

CH+

CORANTE S

O

O

OH

+ H2O

CORANTE SH-

O

O

CH+

+ CORANTES

O

O

O-

CORANTES

O

O

O

CORANTE S

O

O


Tecnologia Corantes

fotoquímico é o grupo cromóforo contido no sistema e

existem vários tipos de grupos cromóforos tais como Azo,

Antraquinônico, Trifenilmetano, dentre outros. O grupo

contido no corante em estudo é do tipo antraquinônico.

LUCAS et al. (2008) citaram que “a contaminação de

águas naturais tem sido um dos grandes problemas da

sociedade moderna. Sendo assim, a economia de água em

processos produtivos vem ganhando especial atenção

devido ao valor agregado que tem sido atribuído a este

bem, através de princípios como 'consumidor pagador' e

'poluidor pagador', recentemente incorporados na nossa

legislação”.

MATERIAIS E MÉTODOS

MATERIAIS

Balança Analítica Gehaka AG 200.

Reator com duas lâmpadas UVC, Philips, 6W e agitador

magnético.

Espectrofotômetro UV-VIS Datacolor SF-600 Plus.

Cubetas de acrílico com 1 cm de caminho ótico.

pHmetro Quimis.

Solução tampão Acético/Acetato.

Solução tampão Bicarbonato/Carbonato.

C.I. Reactive Blue 19.

Cloreto de Sódio.

Carbonato de Sódio.

Metassilicato de Sódio.

Dispersante.

Tensoativo Não-iônico.

Peróxido de Hidrogênio 35%.

Hidróxido de Sódio 50 ºBé.

Malha de algodão 100%, fio 30/1 Ne cardado.

MÉTODOS

Preparação do efluente

Com a finalidade de produzir um efluente de

tingimento para posterior tratamento fotoquímico, realizou-

se um tingimento com o corante reativo RB19 em tecido de

malha de algodão 100% previamente alvejada. As receitas e

etapas de todo o processo de tingimento são propostas pelo

fabricante do corante.

Dados utilizados na preparação do efluente

Massa do Substrato 60 g; Relação de Banho 1:10; 3Volume de Banho 600 cm .

Receita do Tratamento Prévio-3- 1,0 g.dm de Tensoativo Não-Iônico-3- 1,0 g.dm de Metassilicato de Sódio

3 -3- 3,0 cm .dm de Peróxido de Hidrogênio3 -3- 2,0 cm .dm de Hidróxido de Sódio 50º Bé

Procedimento

- Iniciar o tratamento com o tensoativo, o metassilicato e o

peróxido, manter por 5 min a frio;

- Adicionar o hidróxido de sódio e manter por mais 5 min a

frio;-1- Aquecer em 5 ºC.min até 80ºC, manter por 15 min;-1- Resfriar em 5 ºC.min até 60ºC, soltar o banho;

- Enxaguar a 60 ºC durante 10 min, soltar o banho;

- Enxaguar a frio durante 5 min, soltar o banho.

Receita do Tingimento

- 2% de RB 19-3- 50,0 g.dm de Cloreto de Sódio

-3- 5,0 g.dm de Carbonato de Sódio3 -3- 2,0 cm .dm de Hidróxido de Sódio 50º Bé

Procedimento

- Iniciar com o cloreto de sódio, manter por 5 min a frio;

- Adicionar o corante, manter por mais 10 min a frio;

- Adicionar o carbonato em duas vezes com intervalo de 5

min entre as dosagens;

Tecnologia Corantes


- Adicionar o hidróxido em duas vezes com intervalo de 5

min entre as dosagens;-1- Aquecer em 2 ºC.min até 40ºC, manter por 90 min,

soltar o banho.

Receita do Tratamento Posterior3 -3- 1,0 cm .dm de Ácido Acético

-3- 1,0 g.dm de Dispersante

Procedimento

- Tratar com o acético, manter por 5 a frio, soltar o banho;

- Lavar duas vezes a frio durante 5 min;-1- Adicionar o dispersante e aquecer em 5 ºC.min até

80 ºC;

- Manter 10 min a 80 ºC, soltar o banho;

- Enxaguar uma vez a frio.

Todos os banhos foram coletados e armazenados para

realização dos ensaios.Tratamento Fotoquímico do

Efluente

O efluente gerado no processo de tingimento do tecido

de algodão foi dividido em três amostras, A, B e C, 3contendo 1,0 dm cada.

Os valores de pH foram corrigidos para 7,0 (Amostra

A); 9,0 (Amostra B) e 11,0 (Amostra C). Em seguida, -2 -3adicionou-se 1,00 x 10 mol.dm de H O em cada uma 2 2

das amostras para posterior tratamento no reator durante 390 minutos, a 296 K, com coletas de 10 cm efetuadas em

intervalos de 10 minutos e posterior análise espectro-

fotométrica UV/VIS.

Análise dos efluentes

Espectroscopia UV/VIS

Foram utilizados os espectros de absorção na região do

visível, em comprimento de onda de máxima absorção

dos corantes ( máx), para determinação da porcentagem

de eficiência na descoloração do efluente. A leitura dos

dados foi efetuada no espectrofotômetro Datacolor SF-600

Plus, utilizando-se cubetas de acrilico de 1,0 cm de caminho

ótico, sendo que o comprimento de onda empregado para

todos os cálculos foi o de máx = 600 nm.

Para determinar a influência do pH, foram feitas leituras

das absorbâncias inicial (Abs ) e final (Abs ) das três 0 f

amostras, adotando máx = 600 nm. A partir desses dados,

a eficiência foi calculada segundo a Equação 1:

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Durante o ensaio inicial na faixa de pH 7,0 percebeu-se

uma grande resistência na decomposição fotoquímica do

corante, como demonstrado na Figura 2.

A porcentagem de eficiência ficou em apenas 9,81%,

praticamente sem descoloração (Figura 7). A partir desse

resultado, tínhamos duas opções. Tratar os efluentes por

mais tempo ou seguir por uma linha de raciocínio adotada

por TEIXEIRA et al. (2008), onde o efluente estudado pelos

autores foi diluído em 30 vezes.

Optamos então por adotar os dois métodos, ambos na

faixa de pH 7,0 pelo fato da maioria dos processos de

beneficiamentos têxteis serem efetuados nessa faixa, uma

com a amostra de efluente sendo diluída em 10 vezes e a

l

l

l

100 x Abs

)Abs - (Abs Eficiência de %

0

f0=

+3Figura 2. Resultado da fotodecomposição em 4,20 x 10 s


Tecnologia Corantes

outra, sem diluição, tratada durante 5:30 h de exposição

fotoquímica. Ambos os ensaios apresentaram resultados

satisfatórios, descritos nas Figuras 3 e 4, a seguir.

A eficiência apresentada nesse ensaio foi de 96,81%,

com exposição do efluente bruto em pH 7,0 durante 1,92 +4x 10 s, aproximadamente 5:30 h.

A eficiência apresentada nesse ensaio foi de 90,70%,

com exposição do efluente diluído 10 vezes, em pH 7,0 +3 durante 5,40 x 10 s, aproximadamente 1:30 h.

Baseado nos resultados obtidos, foram efetuados os

ensaios com pH 9,0 e 11,0 tratados durante 1:30 h, ambos

diluídos em 10 vezes. Os resultados obtidos nesses dois

últimos ensaios, estão demonstrados nas Figuras 5 e 6, a

seguir.

A eficiência apresentada nesse ensaio foi de 93,04%, com

exposição do efluente diluído 10 vezes, em pH 9,0 durante +35,40 x 10 s, aproximadamente 1:30 h.

A eficiência apresentada nesse ensaio foi de 93,04%, com

exposição do efluente diluído 10 vezes, em pH 9,0 durante +35,40 x 10 s, aproximadamente 1:30 h.Os dados da

porcentagem de eficiência de todos os ensaios efetuados

estão dispostos na Tabela 1 a seguir.

Figura 3. Gráfico de fotodecomposição +4do efluente bruto em 1,92 x 10 s, pH 7,0.

Figura 4. Gráfico de fotodecomposição+3 do efluente diluído 10 vezes, em 5,40 x 10 s e pH 7,0.

Figura 5. Gráfico de fotodecomposição +3do efluente diluído 10 vezes, em 5,40 x 10 s e pH 9,0.

Figura 6. Gráfico de fotodecomposição+3 do efluente diluído 10 vezes, em 5,40 x 10 s e pH 11,0.

Tabela 1. Porcentagem de Eficiência obtida nos ensaios.

Tecnologia Corantes


As Figuras 7, 8 e 9 retratam fotos dos efluentes bruto e

diluído, juntamente com fotos dos ensaios realizados em

pH 7,0 (bruto em 1:30 h e em 5:30 h, diluído em 1:30 h),

9,0 (diluído em 10 x, 1:30 h) e 11,0 (diluído em 10 x, 1:30

h).

CONCLUSÃO

MARCOS ROSA, BAPTISTA E SANTANA (2009)

demonstraram que o grupo cromóforo AZO, contido em

sistemas cromógenos do tipo VS são decompostos

fotoquimicamente nas faixas de pH 7,0; 9,0 e 11,0, todos em

1:30 h de tratamento, o que não ocorreu com o grupo

cromóforo ANTRAQUINÔNICO contido em sistema

cromógeno de mesmo tipo. Foram necessárias 5:30 h para

uma decomposição satisfatória ou então trabalhar com

diluição do efluente para posterior tratamento. Os resultados

mostraram que, para o efluente diluído, em qualquer pH

utilizado no tratamento fotoquímico, a eficiência da

decomposição do corante na faixa de máx = 600, via foto-

catálise com H O na presença de luz UV foi acima de 90%, 2 2

demonstrando que o pH não interfere nessa faixa.

É importante frisar que ainda há vários estudos a serem

desenvolvidos, com variações de tempo, concentração de

H O , fatores de diluição, potência, enfim, são inúmeras 2 2

variáveis. Existem vários tipos de grupos cromóforos

contidos em vários tipos de sistemas cromógenos que podem,

ou não, possuírem comportamento semelhante ao

comportamento do RB19.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASLUCAS, M.; JEREMIAS, P.F.P.T; ANDREAUS, J.; BARCELLOS, I.O.;

PERALTA-ZAMORA, P.: “Reutilização de efluente de tingimentos de fibras acrílicas pós-tratamento fotoeletroquímico”. Química Nova. V. 31, n. 6, São Paulo, 2008.

MARCOS ROSA, J.; BAPTISTA, E.A.; SANTANA, J.C.C.: “A influência do pH na Degradação Fotoquímica de Sistemas Cromógenos do Tipo Vinilsulfônicos (VS)”. Trabalho enviado para a Comissão Científica do XVII Simpósio Nacional de Bioprocessos - SINAFERM, Natal, Ago/2009.

NEAMTU, M. et al. “Kinetics of decolorization and mineralization of reactive azo dyes in aqueous solution by the UV/H2O2 oxidation”. Dyes and Pigments, v. 53, p. 93-99, 2002.

SDC - Society of Dyers and Colourists, AATCC - American Association of Textile Chemists and Colorists, Colour Index, Manchester, UK, 1971.

SHORE, J.: Colorants and Auxiliaries, v.1: Colorants, 2nd Edition, SDC, Manchester, UK, 2002.

TEIXEIRA, W.A.; COSTA, S.M.; P. JUNIOR, A.; COSTA, S.A.: “Descoloração de um Efluente Têxtil via Oxidação Avançada H2O2/UV”. In: XVI Encontro de Química da Região Sul, FURB, Blumenau, Nov/2008.

ZAZO, J.A. et al.: “Catalytic wet peroxide oxidation of phenol with a Fe/active carbon catalyst.” Applied Catalysis B: Environmental, v. 65, p. 261-268, 2006.

ZOLLINGER, Z. (1991). Color Chemistry: Syntheses, Properties and Applications on Organic Dyes and Pigments. 2nd Edition, New York, VCH Publishers, Inc.

Figura 7. Efluente Bruto após 1:30 h em pH 7,0

Figura 8. Efluente Bruto após 5:30 h em pH 7,0.

Figura 9. Efluente Diluído após 1:30 h em pH 7,0, 9,0 e 11,0.


Tecnologia Corantes

l

vegetal (Gossypium herbaceum). Quando seca, a fibra de

algodão é quase inteiramente composta por celulose (88 a

96%). Além de celulose, ela contém pequenas porções de

proteína, pectina, cera, cinzas, ácidos orgânicos e pigmentos

(RIBEIRO, 1987).

Trata-se de uma fibra fina, de comprimento variando entre

24 e 38 mm e, por não apresentar grandes exigências em

relação ao clima ou ao solo, pode ser produzido em

praticamente todos os continentes (OLIVEIRA, 1997;

ARAÚJO E CASTRO, 1984). No entanto, é uma planta de

cultura delicada e muito sujeita a pragas, sendo grande

consumidora de desfolhantes, herbicidas e fungicidas. Seu

preço é regulado pela oferta, demanda e classificação de

qualidade, especialmente em relação às características da

fibra, como, por exemplo, o índice de uniformidade e o teor

de impurezas presentes na matériaprima (fardos).

As principais vantagens comparativas do algodão em

relação às fibras artificiais e sintéticas decorrem

principalmente do conforto dos itens confeccionados e

também dos aspectos ecológicos. O algodão responde por

aproximadamente 80% das fibras utilizadas nas fiações

brasileiras: na tecelagem, 65% dos tecidos são produzidos a

partir de fios de algodão, enquanto na Europa gira em torno

de 50% (OLIVEIRA, 1997).

O Brasil é o quinto produtor mundial e o quarto maior

exportador da fibra. Os maiores produtores brasileiros são os

Produção de algodão orgânico, colorido e transgênico noBrasil e testes físicos de controle de qualidade da fibra e fio

de algodão

RESUMO

O algodão é a principal fibra têxtil de origem vegetal

no Brasil e no mundo. É uma fibra de semente vegetal

(Gossypium herbaceum), sendo objeto de estudos e

experimentos. Além do algodão comum, atualmente,

novas variedades como o algodão orgânico, colorido e

transgênico estão sendo produzidas em escala mundial. A

produção dessas variedades no Brasil é recente, e

representa papel fundamental nos aspectos econômicos e

sociais. As propriedades físicas da fibra determinam a

sua qualidade ou valor tecnológico. No entanto, o

conceito de qualidade do algodão sofreu modificações

em função do avanço tecnológico.

Muitos dos testes físicos de qualidade foram

atualizados através do uso de aparelhos mais

sofisticados, tais como o “High Volume Instrument”

(HVI). Apesar dessas novas tecnologias serem mais

caras, é vital para os países produtores sua rápida

adaptação aos padrões de qualidade como maneira de

manterem sua competitividade no mercado mundial.

PALAVRAS-CHAVE: Algodão, Variedades, Brasil,

Controle de Qualidade, Testes Físicos.

1. Introdução

O algodão é a principal fibra têxtil de origem vegetal

no Brasil e no mundo. O algodão é uma fibra de semente

Autores:Regina Aparecida Sanches;Waldir Mantovani

Júlia Baruque Ramos Revisão Técnica: José Antonio Marconi


Tecnologia Fibras

Estados do Mato Grosso, Bahia, Goiás e Mato Grosso do

Sul. Cerca de 90% do algodão brasileiro é produzido no

Cerrado (Centro Oeste, oeste da Bahia, sul do Maranhão e

Piauí), região que oferece condições favoráveis à

expansão da lavoura, como clima, baixo custo de

produção e condições topográficas ideais para a

mecanização do plantio e da colheita. O restante é

plantado no norte e oeste do Paraná e oeste e sul de São

Paulo. (BAYER, 2008).

O processo de beneficiamento do algodão tem grande

influência na comercialização da fibra, pois permite

agregar valor e margem de lucro para os produtores.

Dessa maneira, realizar o beneficiamento em local

próprio pode elevar o preço de mercado (LIMA et al,

2006). Após o beneficiamento, o algodão é separado por

tipos e lotes. Antes de ser embarcado, o algodão ainda é

submetido ao teste de HVI (High Volume Instrument)

para estabelecer os valores intrínsecos à qualidade, onde

são registrados os valores de tenacidade, comprimento,

cor e a espessura da fibra. (BAYER, 2008).

2. Algodão Orgânico

A produção de têxteis ecológicos tem se expandido

muito nos últimos anos, com o interesse de indústrias de

pequeno, médio e grande porte na fabricação de peças que

utilizam o algodão orgânico, porém ainda não acompanha

o forte aumento da demanda industrial pela fibra (LIMA

et al, 2006).

A agricultura orgânica é uma técnica que tem como

objetivo preservar o equilíbrio natural do ecossistema

utilizando métodos contrários à aplicação de agrotóxicos,

substâncias químicas e materiais sintéticos que depositam

resíduos tóxicos e geram riscos à saúde ambiental e

humana (ambientebrasil). As áreas de agricultura

orgânica são trabalhadas a fim de manter o equilíbrio

natural, produzindo plantas sadias e conseqüente produto

final limpo, com rendimento satisfatório (LIMA, 1995).

Diversos casos de desastres ecológicos registrados têm

como principal causa o uso indevido e em larga escala de

pesticidas, fertilizantes, fungicidas e desfolhantes. Dessa

maneira, a cultura orgânica visa obter uma produção

sustentável livre de elementos químicos (LIMA, 1995).

As técnicas aplicadas na agricultura elevam a matéria

orgânica e melhoram as condições do solo. A adubação verde,

método que emprega esterco animal ou compostos orgânicos

no solo, e a rotação de culturas são exemplos de técnicas

aplicadas durante o desenvolvimento da planta (LIMA,

1995).

Já no controle biológico, o manejo de pragas e doenças é

realizado por métodos de monitoramento, pulverização com

produtos de origem vegetal ou óleos e sabões, armadilhas de

feromônios, catação manual e uso de organismos vivos tais

como Bacillus thuringiensis, baculovirus ou insetos

predadores e parasitas (SOUZA, 2000).

No caso do Brasil (Tabela 1), essa atividade iniciou-se em

meio a uma grave crise na produção do algodoeiro

Gossypuim hirsutum Marie galante Hutch, conhecido como

“mocó”, que quase foi extinto na Região Nordeste devido à

praga do bicudo. A cultura orgânica foi utilizada para manter

e recuperar a qualidade nutricional do solo e os resultados

obtidos estimularam outros agricultores a também adotarem

as técnicas orgânicas. (LIMA, 1995).

A produção nacional de algodão orgânico está a cargo de

pequenos produtores que empregam mão-de-obra familiar,

principalmente no Estado do Ceará, em cultivo consorciado

com outras culturas. Atualmente, o cultivo de algodão

herbáceo substituiu à tradicional cultura do algodão arbóreo.

(SOUZA, 2000).

Outros Estados como Paraíba, Rio Grande do Norte,

Pernambuco e Paraná também produzem o algodão orgânico

(Tabela 1), mas ainda dependem da inserção de técnicas e

maior organização na produção, processamento, distribuição

Tecnologia Fibras


e consumo que visem fortalecer aspectos econômicos e

sociais, compondo um sistema coordenado (LIMA et al,

2006).

As diferenças registradas entre as Regiões Nordeste e

Sul são referentes às formas de cultivo do algodão.

Enquanto no Nordeste, o cultivo da fibra é consorciado

com outras culturas como milho e feijão, no Sul as

lavouras orgânicas são baseadas no sistema de

monocultura (LIMA et al, 2006).

Com o crescimento da demanda, criou-se a

necessidade de certificar o produto orgânico, com normas

que regularizem a produção, processamento e

comercialização desses produtos (Tabela 2). Coube então

à Federação Internacional de Movimentos de Agricultura

Orgânica (IFOAM) elaborar legislação especifica, em

vigor na União Européia e em diversos países. Outros

estabelecimentos certificadores são: KRAV (Suécia),

Biokultura (Hungria), Instituto Biodinâmico (Brasil),

FVO (Estados Unidos) e NASAA (Austrália).A

certificação é uma ferramenta fundamental para o

consumidor; baseado na certificação se tem a total

segurança de adquirir um produto de qualidade (LIMA,

1995).

3. Algodão Colorido

Uma antiga forma de cultivo de algodão, com fibras

naturalmente coloridas, é conhecida e praticada a mais de

5.000 anos (Figura 1). Através dos conceitos de

desenvolvimento sustentável e preservação do meio

ambiente, esse algodão retornou como fonte alternativa de

matéria-prima têxtil, que reduz o impacto ambiental na

produção e processamento de algodão. Com isso, a cultura do

algodão naturalmente colorido está presente hoje em 19

países (SOUZA, 2000).

A variedade é encontrada nas cores verde e marrom em

diferentes tonalidades. O cultivo foi mantido por índios e

pequenos agricultores ao longo dos anos por comunidades

tradicionais do México, Guatemala e Peru (SOUZA, 2000).

A partir dos anos 80 algumas empresas norte-americanas

adquiriram patente das variedades coloridas e as reinseriram

no mercado, sendo parte delas produzidas no sistema

orgânico. Além disso, características como comprimento,

uniformidade, finura, resistência e manutenção de cor são

objeto de estudo de pesquisadores para melhoramento

genético.

Também realizado no Brasil, esse estudo está a cargo do

Centro Nacional de Pesquisa de Algodão da Empresa

Brasileira de Pesquisa (SOUZA, 2000).

A principal vantagem da fibra colorida é a eliminação da

Tabela 1: Produção de Algodão Orgânico no Brasil – 2006

Tabela 2: Organização de Produtores e Instituições de Apoio – Algodão Orgânico

Figura 1: Algodão Colorido (iac.sp.gov.br)


Tecnologia Fibras

etapa de tingimento na indústria têxtil, assim o nível de

efluentes resultantes do uso de corantes é drasticamente

reduzido, diminuindo o impacto ambiental (SOUZA,

2000).

Um ponto negativo é a contaminação dos algodões

brancos pelos coloridos durante o cultivo e bene-

ficiamento. Sua produção é cerca de 10% menor do que o

algodão comum, e suas propriedades nem sempre são

satisfatórias para a fiação. Conta, ainda, com o fator

limitante de cores existentes no mercado, devido a

incerteza de aceitação dos produtores (SOUZA, 2000).

No Brasil, alguns algodões com fibras marrons já eram

cultivados nos estados de Minas Gerais e Bahia, somente

para confecção de artesanatos. A provável origem dessa

coloração natural se dá às espécies G. barbadense L e G.

Mustelinum (naturalfashion.com.br).

Com o crescente interesse no estudo de fibras

coloridas, a Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa

Agropecuária) – Algodão, juntamente com o intercâmbio

de informações de outros países que também

desenvolvem projetos acerca do assunto, vêm

desenvolvendo novas cores e melhorando a qualidade da

fibra. Como resultado, foram selecionadas as cultivares

BRS VERDE, lançada em 2003 e as BRS RUBI e BRS

SAFIRA, em 2005, de fibra marrom avermelhada. São

plantas anuais, cultivadas especialmente na Região

Nordeste, que possui precipitação pluvial igual ou maior

quer 600 mm anuais. Já a BRS 200 de fibra marrom claro

é semiperene, indicada para as regiões mais secas da

região Nordeste, com ciclo de três anos (natural-

fashion.com.br)

Esse algodão plantado na Região Nordeste é

basicamente de agricultura familiar, utilizando pequenas

e médias propriedades ou associações, usando mini-

descaroçadoras e prensas (algodao.agr.br).

4. Algodão Geneticamente Modificado

Os programas de melhoramento genético convencional do

algodoeiro datam do início do século XX e, inicialmente,

tinham como principal foco a obtenção de cultivares mais

precoces e de ciclo determinado (Figuras 2 e 3). Por meio

desses programas, criou-se a possibilidade de aumentar a

produtividade das plantações, além da melhoria na qualidade

das fibras (cib.org.br).

Uma vertente muito estudada está relacionada ao controle

de pragas características das plantações de algodão. Bicudo

(Anthonomus grandis), lagartas (Alabama argillacea,

Heliothis virescens e Pectinophora gossypiella), Spodoptera

frugiperda e Trichoplusia ni são exemplos de pragas que

atacam esse cultura (cib.org.br).

Atualmente são cultivados dois tipos de algodão

geneticamente modificados, resistentes a insetos e ao

herbicida glifosato (algodão.agr.br).

No Brasil, o marco inicial da pesquisa de melhoramento

genético data de 1924, em São Paulo, pelo Instituto

Agronômico de Campinas. Desde então, houve o

desenvolvimento de novos programas, que atendem a

diversas demandas (cib.org.br)

Bacillus thuringiensis (B. t.) é uma bactéria facultativa

Figura 2: Exemplo de Planta Geneticamente Modificada (cib.org.br)

Tecnologia Fibras


anaeróbica que forma cristais de proteína, substância

tóxica para certos invertebrados. Portanto, essa variedade

apresenta resistência a insetos (algodão.agr.br).

Há uma bactéria no solo que modifica a enzima

EPSPS, e não é afetada pelo herbicida glifosato

(tecnologia Roundup Ready ou RR). Esse herbicida

possui mobilidade no solo, resistência e riscos ao ser

humano e vida aquática baixos, sendo considerado menos

danoso ao meio ambiente e organismos (algodão.agr.br).

A tecnologia RR oferece ao produtor maior flexibilidade

no manejo de plantas daninhas e sustentabilidade dos

custos de produção a curto e longo prazo. As variedades

Bt e RR trouxeram enormes benefícios à industria

algodoeira, reduzindo o uso de pesticidas e herbicidas

convencionais (algodão.agr.br).

Há ainda as “zonas de exclusão”, áreas que

possibilitam a diminuição de cruzamento entre

variedades (Figura 4). No Brasil, além das Zonas de

Exclusão de algodoeiros transgênicos, estabelecidas pelo

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, a

Lei N° 9985, de julho de 2000, alterada pela Lei N°

11.460, de março de 2007 (conversão da MP 327), e

regulamentada pelo decreto N° 5950, de outubro de 2006.

5. Principais Testes Físicos das Fibras de Algodão

Muitos dos testes descritos abaixo atualmente podem ser

realizados pelo “High Volume Instrument” (HVI), aparelho

patenteado pela Uster Technologies, em adição ou como um

substituto para a visão humana, notadamente para

substituição das análises de comprimento da fibra,

tenacidade, índice micronaire (uma medida da finura do

algodão), grau de cor, cor Rd (reflectância), cor +b

(amarelamento), e porcentagem de resíduos.

Seguidamente a este item será descrito o emprego e

índices de classificação utilizando o HVI.

Os principais testes físicos são descritos como segue:

Natureza – Refere-se à sua classificação como matéria-

prima. Exemplos: algodão, lã, seda, poliéster, etc.

Morfologia – A vista longitudinal e o corte transversal que

caracterizam a forma da fibra.

Estes são determinados por microscopia ótica ou

microscopia eletrônica.

Comprimento – É a dimensão da fibra em seu estado

natural. A determinação do comprimento comercial pode ser

feita por meio manual (RIBEIRO, 1987; Bayer, 2005;

ARAÚJO e CASTRO, 1984; ALBUQUERQUE e VIEIRA,

Figura 3: Exemplo de Cruzamento Artificial (cib.org.br)

Figura 4: Zonas de Exclusão do Algodão


Tecnologia Fibras

1988), apesar de mais imprecisa que o método descrito a

seguir. Visualmente pode ser medida a “olho nu” com

régua ou eletronicamente (RIBEIRO, 1987; ARAÚJO e

CASTRO, 1984; ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988).

Eventualmente, há a necessidade de auxílio de lupa ou

microscópio óptico para fibras muito pequenas.

A amostra da fibra, quando do seu recebimento para

fins de teste pelo laboratório, deve ser bem elaborada, a

fim de que os resultados possam ter características

confiáveis.

Quando essa mistura não é bem feita, corre-se o risco

de estar levando a teste uma parte não representativa do

algodão que se encontra realmente na amostra. Para evitar

tais problemas, no caso do algodão prepara-se, via de

regra, a amostra colhendo 32 punhados de diferentes

partes do estoque, com um peso aproximado de 10

gramas, após o que é levada ao Misturador de Fibras.

Após isso, utiliza-se um Preparador de Amostras

(“Fibrosampler”) para as análises seguintes.

No caso do algodão, o comprimento da fibra é,

basicamente, uma característica genérica da fibra peculiar

em cada variedade. Contudo, o clima, a deficiência de

nutrientes, a limpeza, secagem/umidificação excessivos,

durante o processo de beneficiamento, afetam

negativamente o comprimento da fibra. O Comprimento

Médio da Fibra (UHM) é determinado eletronicamente,

considerando-se o comprimento médio da metade mais

longa do feixe de fibras em 32 subdivisões de polegada.

Este procedimento reproduz com grande fidelidade o

comprimento visual, executado pelo classificador.

Determina-se a Uniformidade de Comprimento (%),

relação entre o comprimento médio e o comprimento

médio da metade mais longa do feixe de fibras. Se não

houvesse discrepância entre estas duas medidas, a

uniformidade seria igual a 100%. Entretanto, isto só é

possível em fibras produzidas quimicamente.

Determina-se também o Índice ou Conteúdo de Fibras

Curtas (%) que é a freqüência expressa em função do peso ou

da quantidade de fibras com comprimento inferior a 12,7 mm.

Fardos de algodão com alto conteúdo de fibras curtas irão

acarretar perdas e irregularidade importantes na fiação,

especialmente em processos penteados. Tem-se como uma

amostra de boa qualidade de algodão aquela que contiver no

máximo 7% de fibras curtas (Bayer, 2005).

Também deve-se ressaltar que a relação direta entre o

comprimento de extensão das fibras e a regulagem adequada

dos escartamentos em todos os campos da estiragem torna a

medida do assim chamado “span lenght” um importante passo

para o fabricante de fios. O Fibrógrafo Digital mede o

comprimento de extensão em cada estágio do processo de

produção, desde amostras dos fardos até o acompanhamento

das fitas de carda através do processo. Amostras dos

cortadores de fibras artificiais e sintéticas também podem ser

medidas por este aparelho. (ALBUQUERQUE e VIEIRA,

1988)

Ao saírem da máquina, as fibras entram na seguinte em

sentido contrário. A verificação deste detalhe se faz

necessário, tendo em vista que num dos lados da fibra está o

gancho e, para não haver erro, deve-se dar um nó na ponta da

fita. Em seguida, distribui-se a fita no “Sliver Clamp

Fibrograph”. Não se pode deixar de ter sempre em mente a

parte traseira (“back”) e dianteira (“front”) da fibra, pois,

pela formação dos ganchos que foi referida, as medidas dos

comprimentos no “Sliver Clamp Fibrograph” apresentam

diferenças e não é possível invertes as leituras em hipótese

alguma, pois serão necessárias as medidas na posição correta

quando se for verificar o escartamento. À medida que as fibras

vão sendo processadas, as diferenças “front” e “back”

diminuem, aumentando a quantidade de fibras sem ganchos

(ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988).

Finura ou Fineza – É a medida do diâmetro da fibra. No

caso do algodão, o Índice Micronaire, também conhecido

Tecnologia Fibras


como “finura de fibra”, é um índice adimensional,

indicador da resistência de uma determinada massa de

fibras a um fluxo de ar, à pressão constante, em câmara de

volume definido. Este índice, que é fortemente

influenciado pelo conteúdo de celulose presente na

parede secundária da fibra, permite estimar a quantidade

de fibras que irão compor a seção transversal do fio e,

portanto, sua resistência e regularidade em função de

comprimento. O índice micronaire exerce forte

influência na eficiência de limpeza e de remoção de

“neps”, na resistência à ruptura e na uniformidade de

massa dos fios, bem como no tingimento de fibras, fios e

tecidos. No caso do algodão, esta característica tem uma

contribuição genética muito expressiva, entretanto,

aspectos ambientais e de manejo também podem

provocar variações. Dentro de uma mesma variedade,

fibras com baixo índice micronaire tendem a ter menor

conteúdo de celulose do que aquelas que apresentam

altos índices. A celulose pode representar mais de 95% da

massa total da fibra seca, por este motivo ela é a principal

responsável pela maioria das características físicas de

fibra. Usualmente comercializa-se algodão entre os

limites 3,9 e 4,5 de micronaire, sendo ideais os

compreendidos entre 3,8 a 4,2 (Bayer, 2005).

Alongamento – É a deformação longitudinal máxima

que a fibra suporta antes de romperse. O alongamento à

ruptura (%) indica a deformação total da fibra (elástica e

permanente), quando submetida à tração, até a sua

ruptura (Bayer, 2005).

Cessação por interrupção – É a capacidade que a fibra

possui de recuperar, total ou parcialmente, o seu

comprimento inicial, após a cessação da força que a

deformava (RIBEIRO, 1987)]. As fibras têm maior ou

menor recuperação elástica podendo, pelo menos

aproximadamente, relacionar essa propriedade com

algumas características de produtos têxteis, tais como

recuperação das deformações dos tecidos e certos aspectos do

toque. A deformação divide-se em duas partes, uma elástica

que é recuperável e outra plástica que não é recuperável. A

recuperação elástica é definida como (ARAÚJO e CASTRO,

1984):

Resiliência – É a propriedade da fibra de voltar ao seu

estado original tão logo seja retirada a carga ou a força que a

comprimia (RIBEIRO, 1987).

Flexibilidade – É a propriedade que a fibra possui de

suportar a flexão (RIBEIRO, 1987).

Fiabilidade – É a propriedade que a fibra possui de se

transformar em fio (RIBEIRO,1987).

Resistência – É a capacidade que a fibra tem de suportar

uma carga até romper-se. Da resistência, da finura, do

comprimento e da uniformidade da fibra depende a

resistência do fio. Outros fatores podem, ainda, contribuir

para essa resistência, tais como o coeficiente de torção, o tipo

de estiragem e, de uma maneira mais geral, um bom processo

de fiação (ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988). A resistência

a ruptura é expressa em g/tex (universal) e gf/tex (Brasil),

sendo que este parâmetro de qualidade representa a força

máxima necessária para romper um feixe de fibras. Para o

algodão, quanto mais resistente for este, pode ser usado em

menores quantidades. Este parâmetro é diretamente ligado à

maturidade da fibra de algodão, ou seja, a seu conteúdo de

celulose presente na parede secundária da fibra. Um algodão

colhido prematuramente, ou conduzido em condições de solo

e clima inapropriados, irá, certamente, apresentar um baixo

padrão de resistência à ruptura. Nos processos de colheita e

beneficiamento mecânicos, fibras de baixa resistência tendem

a romper-se, formando pequenos emaranhados. A esta

deformidade dá-se o nome de neps e, ultimamente, a

indústria têxtil tem demonstrado grande preocupação com

Re = extensão elástica. 100 extensão total


Tecnologia Fibras

este defeito em particular. Atualmente, espera-se

encontrar, para fibras de algodão entre 28 e 29 mm, uma

resistência mínima de 26 g/tex (Bayer, 2005).

Potencial de Formação de Neps em Fibras de Algodão

– Para determinar a potencialidade de formação de neps

nas fibras de algodão, o Departamento de Pesquisas

Têxteis, da Universidade da Carolina do Norte (E.U.A.),

desenvolveu um aparelho denominado Nepotômetro, que

atua como uma carda em miniatura e consta,

essencialmente de três tambores em disposição equilátera

recobertos por uma guarnição rígida rodando com

velocidades ligeiramente distintas. Durante o

funcionamento do aparelho ocorre o favorecimento para

um máximo de capacidade de formação de neps. Após o

teste com a fibra, ocorre a comparação com padrões

previamente fornecidos com o equipamento

(ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988).

Umidade e “Regain”– Umidade é o percentual de água

que o material possui em relação ao seu peso úmido (PU).

“Regain” é o percentual de água que o material possui em

relação ao seu peso seco (PS) até atingir o ponto de

equilíbrio com a umidade relativa ambiente (medida com

auxílio de um psicômetro). A porcentagem de “regain” é

sempre maior do que o percentual de umidade. As

amostras deverão ser colhidas em vasos hermeticamente

fechados e pesadas antes e depois de secagem em estufa

na balança analítica.

Porosidade – Quanto mais porosa, mais higroscópica

é a fibra, ou seja, mais capacidade ela apresenta de

absorver umidade ou corante (RIBEIRO, 1987).

Densidade – É a relação entre a massa da fibra e o seu

volume (RIBEIRO, 1987).

Flamabilidade – É a propriedade que a fibra possui de

queimar ou não (RIBEIRO, 1987).

Analogamente ao teste realizado em tecidos pode se

usar um Inflamabilímetro (equipamento semelhante a

uma mufla) para determinar o comportamento do material

têxtil ao fogo (Controle de Qualidade Têxtil, 2001)

Cor, Lustro e Reflectância – A cor é inerente à natureza da

fibra. No caso das fibras naturais, a variação de cor depende

de complexos processos agronômicos ou pecuários. O lustro

é o brilho natural da fibra. A forma da fibra também tem

influência no brilho. Quanto mais lisa e circular, maior brilho

a fibra apresenta. No algodão a cor pode estar relacionada

com diversos fatores tais como: genética, cor da terra onde foi

plantado, prolongada exposição ao sol ou às chuvas, pragas

que atacam o capulho, grau de impurezas, etc. A cor será uma

das principais características para a determinação do tipo e

valor comercial do algodão (ALBUQUERQUE e VIEIRA,

1988). A reflectância (Rd %) representa uma escala que varia

do branco ao cinza. Quanto maior a reflectância da fibra,

menor será o seu acinzentamento, e, portanto, maior o

interesse da indústria têxtil, uma vez que os custos com

alvejamento pré-tintorial são significativamente reduzidos.

Sabe-se que colheita e armazenamento em ambientes com

umidade excessiva contribuem para aumentar o

acinzentamento da fibra (Bayer, 2005). Para determinar o

tipo de algodão (em função do seu grau de limpeza)

comparam-se amostras de fardos com amostras-padrão

contidas nas Caixas de Algodão Padrão fornecidas pelo

Ministério da Agricultura (RIBEIRO, 1987).

Determinação do Percentual de Matéria Não Fibrosa no

Algodão – As impurezas oriundas do campo acompanham as

fibras do algodão até chegar à indústria. É importante a

separação da matéria não fibrosa que está inserida na massa

de fibra do algodão, possibilitando saber-se a quantidade real

de matéria-prima que poderá ser efetivamente transformada

em fio (ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988).

Maturidade – É o grau de desenvolvimento da parede da

fibra. Para duas fibras de mesmo diâmetro, a mais madura

será aquela que tiver parede mais espessa na sua seção

transversal. Esta propriedade só diz respeito à fibra natural de

Tecnologia Fibras


origem vegetal, que na maioria das fibras encontra-se

muito ligada à época da colheita. (RIBEIRO, 1987;

ARAÚJO e CASTRO, 1984]

6. “Universal Standards for American Cotton”

(UNCTAD, 2008)

Antes do desenvolvimento de padrões oficiais, o

algodão era negociado na base de sua variedade e onde foi

cultivado, apesar da existência de alguns padrões físicos

para classificação do algodão (caixas de amostras), as

quais eram usadas em caráter privado. O “United States

Cotton Futures Act” de 1914 autorizou o Ministério da

Agricultura Americano (USDA) a estabelecer padrões

físicos como meios de determinar o grau de cor, o

comprimento e a resistência da fibra e outras qualidades e

propriedades. Estes padrões depois disso foram

acordados e aceitos pelas principais associações

européias de algodão. Foram acordados como

denominados “Universal Standards for American

Cotton”. Assim, quando em 1923 o Ministério da

Agricultura dos Estados Unidos (USDA) assinou o

acordo universal dos padrões do algodão com nove

associações de algodão em sete principais países

europeus, esse sistema se tornou cada vez mais de uso

global. Atualmente 24 associações signatárias,

representando 21 países, concordaram usar somente

padrões universais para avaliar o algodão “upland

americano” cultivado nos Estados Unidos. Além disso, é

empregado também por países não-signatários para

avaliar algodão originário ou não dos Estados Unidos.

Considerando que outros países começaram desenvolver

seu próprio sistema de classificação, o USDA esforça-se

continuamente no desenvolvimento e na melhoria dos

padrões da classificação do algodão.

Desde 1991, a classificação do algodão do USDA é

baseada em medidas instrumentais (em adição ou como

um substituto para a visão humana) para o comprimento da

fibra, a resistência, índice micronaire (uma medida da finura

do algodão), grau de cor, cor Rd (reflectância), cor +b

(amarelamento), e porcentagem de resíduos. Todas as

medidas instrumentais aceitas atualmente pelo USDA são

executadas pelo “High Volume Instrument” (HVI), aparelho

patenteado pela Uster Technologies, uma das principais

companhias para controle da qualidade de matéria têxtil.

Dada a aceitação internacional do teste de HVI, em 1996 o

acordo universal dos padrões do algodão foi emendado

reconhecer padrões USDA de calibração por HVI para o

índice de tenacidade, do comprimento e da uniformidade. Os

novos padrões foram chamados “Universal HVI Calibration

Cotton Standards” e continuam a ser os padrões mais

reconhecidos para a calibração de HVI. O USDA está

continuando seu esforço para a padronização global de HVI.

A qualidade da fibra do algodão é determinada por três

fatores, a saber, pela cor do algodão descaroçado, da pureza (a

ausência de corpos estranhos) e da qualidade do processo de

descaroçamento, e do comprimento das fibras. Atualmente,

praticamente todo o algodão cultivado nos Estados Unidos é

classificado pelo USDA a pedido dos produtores.

A classificação HVI (High Volume Instrument) está

disponível em uma base opcional a todos os cultivadores e

interessados desde 1981. A cor do algodão é medida pelo grau

da reflectância (Rd) e de amarelamento (+b). Um código de

cor de três números é usado para indicar a classe da cor. Esta

classe da cor é determinada encontrando o quadrante da carta

de cor em que os valores do Rd e do +b se cruzam. Por

exemplo, uma amostra com um valor de Rd de 72 e um valor

de +b de 9.0 teria um código de cor de 41-3.

Na classificação do algodão, a classe da cor do algodão do

“upland americano” é determinada usando a carta de cor de

HVI (medida pelo instrumento), o qual é provido para

fornecer os padrões de classe que estão na custódia do USDA

(os padrões universais acima mencionados do algodão usados


Tecnologia Fibras

por classificadores humanos para determinar a classe

oficial da cor).

A classe de resíduos descreve o conteúdo de folhas ou

de resíduos no algodão. Uma medida do resíduo por HVI

está também disponível, embora o método tradicional da

determinação do classificador para a classe de resíduos

continue a ser incluído como parte da classificação oficial

do algodão pelo USDA. No HIV, os resíduos no algodão

cru são medidos por um “video-scanner”.

Com base na metodologia de classificação USDA, a

medida do comprimento do algodão “upland americano”

é executado por HVI de acordo com métodos padrão do

teste. O comprimento da fibra, medida em polegadas e em

frações de polegada, é classificado de por meio de códigos

(Tabela 3).

A uniformidade do comprimento é a relação entre o

comprimento médio e o comprimento médio da metade

superior em uma amostra. É medida nas mesmas amostras

do algodão que são usadas para medir o comprimento da

fibra e relatada como uma porcentagem. Quanto mais

elevada a porcentagem, maior a uniformidade. As

medidas são executadas por HVI. O algodão com um

baixo índice da uniformidade provavelmente tem uma

porcentagem elevada de fibras curtas e pode ser difícil de

processar.

A medida da resistência (tenacidade) da fibra é feita

prendendo e rompendo um pacote de fibras das mesmas

amostras do algodão que são usadas para medir o

comprimento da fibra. Os resultados são relatados nos termos

de gramas por tex (uma unidade do tex é igual ao peso em

gramas de 1.000 metros de fibra). Desse modo, a tenacidade é

descrita como a força exigida para romper um conjunto de

fibras por unidade de tex. A tenacidade da fibra é determinada

em sua maior parte pela variedade de espécie do algodão. As

medidas da tenacidade são executadas por HVI de acordo

com métodos padrão do teste. Os termos descritivos listados

abaixo (Tabela 4) podem ser úteis em explicar os resultados

da medição.

Outras propriedades que são de grande importância para o

uso industrial do algodão são a finura e maturidade da fibra,

as quais são medidas de acordo com métodos padrão do teste.

A metodologia classificatória está continuamente sendo

atualizada em termos de métodos e equipamentos.

7. Principais Testes Realizados nas Indústrias de Fiação

de Algodão

A análise de fios é fundamental para manter a qualidade

final da fiação. O processo de fiar contém muitos pontos que

interferem no produto final e precisam de controles

permanentes. Por outro lado, a produção deve obedecer a

regra global de otimização de custos para se tornar

competitiva.

Para produzir com qualidade e a custos mínimos, há

necessidade de investir em uma estrutura de controle de

qualidade que monitora a fiação. Dentre as principais

análises deve-se atentar para: título, torção, regularidades,

Tabela 3: Medidas de Comprimento

Tabela 4: Tenacidade da Fibra

Tecnologia Fibras


resistência/alongamento, aparência e coeficiente de atrito.

As análises devem ser feitas diariamente, por

amostragem em todas as máquinas. O laboratório deve ser oclimatizado (20 C e 65% de umidade relativa) de modo a

manter as condições ideais de umidade e temperatura,

permitindo maior fidelidade nos resultados auferidos.

Os fios podem ainda ser avaliados de acordo com o

padrão USTER, referência internacional em controles de

qualidade do segmento. Os principais procedimentos de

controle de qualidade são (Incofios, 2008):

HVI – Instrumento de medição para altos volumes,

mede com precisão e rapidez as propriedades físicas do

algodão, como comprimento, resistência, alongamento,

cor e conteúdo de impurezas da fibra (Figura 5). Faz a

separação que permite novos níveis de controle da

armazenagem e seleção de mistura e a regulagem

adequada das máquinas.

Medição neps/grama – Mede a quantidade de

neps/grama do algodão em pluma, entrada/saída de cardas

e fitas de penteadeiras. Este controle permite o

acompanhamento da qualidade do algodão, eficiente de

cardagem e índice da saída de neps durante o processo. A

presença de neps nos fios de algodão afeta a qualidade e o

valor do produto acabado.

Regularímetro – Neste teste é analisada a regularidade do

fio, determinando o coeficiente de variação da massa, os

pontos finos e grossos, neps e a pilosidade do fio, prevendo a

qualidade do tecido final.

Espectograma: Indica se as variações são casuais ou

periódicas e qual seu comprimento. É indicado para

determinar a localização de defeitos e estiragem.

Dinamômetro – Este teste tem por objetivo medir a

resistência (tenacidade) e o alongamento do fio.

Aspa – Através dos aparelhos de análise Aspa e Balança,

ocorre a medição do título (Ne) do fio. O teste determina a

massa em gramas para 100 metros de fios.

Seriplano – Mede a aparência visual do fio.

Torcímetro – Mede a quantidade de torções por metro no

fio.

Coeficiente de Atrito do Fio – Mede o coeficiente de atrito

do fio, verificando se a parafinagem está sendo aplicada

corretamente.

8. Conclusões

O algodão tem grande importância para a economia do

Brasil. Além do algodão de fibra branca, alternativas como

algodão orgânico, colorido e geneticamente modificado estão

sendo inseridos no mercado nacional e a produção dessas

novas variedades tem como características peculiares a

produção familiar em pequenas e médias propriedades. A

demanda está em elevação, porém ainda há necessidade de

incorporar tecnologias no cultivo e processamento da fibra,

pois as propriedades físicas da fibra determinam a sua

qualidade e valor.

Antigamente o valor do algodão era considerado apenas

em função do comprimento da fibra e do tipo comercial,

sendo o primeiro determinado manualmente pelos

classificadores e o segundo, visualmente, em função da

limpeza, aparência, cor e aspectos de beneficiamento. No

Figura 5: HVI, modelo ART da empresa Premier iQ Ingeenered Quality -

http://www.premier-1.com/home.html


Tecnologia Fibras

entanto, o conceito de qualidade do algodão sofreu

modificações em função das atualizações tecnológicas.

O teste “High Volume Instrument” (HVI), aparelho

patenteado pela Uster Technologies, é exemplo de

inovação em controle de qualidade em adição ou como

um substituto para a visão humana, notadamente para

substituição das análises de comprimento da fibra,

tenacidade, índice micronaire (uma medida da finura do

algodão), grau de cor, cor Rd (reflectância), cor +b

(amarelamento), e porcentagem de resíduos.

Desse modo, apesar das novas tecnologias serem mais

caras, é vital para os países produtores, em especial o

Brasil, a rápida adaptação aos novos tipos de algodão e

padrões de qualidade como maneira de manterem sua

competitividade no mercado mundial.

9. Referências Bibliográficas

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Qualidade na Indústria de Fiação e Tecelagem. Vol. I e

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Revista Bayer CropScience, Jun/05: 3-4, 2005.

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ao.htm) (acessado dia 30/10/2007)

Tecnologia Fibras


Tecnologia Fibras


Viscoelasticidade de fios de poliéster usando o modelo de Zurek e sua modificação

RESUMO

Os fios de poliéster de usos comuns na indústria têxtil

são corpos viscoelásticos quando são submetidos à

tração. Por isso, neste estudo foi utilizado o modelo de

Zurek e o modelo modificado do mesmo nome, para

explicar a relação que existe entre os parâmetros destes e

as propriedades mecânicas dos fios têxteis. Para a

determinação numérica dos parâmetros do modelo de

Zurek ajustado a uma curva carga-deformação de fios de

poliéster foi usado o método gráfico e estes foram

otimizados pelo método iterativo de Marquardt. Também

foi aplicado o modelo de Zurek modificado que contém

funções potenciais da deformação em lugar das funções

lineares da deformação do modelo original.

Palavras chave: Modelo de Zurek, Zurek modificado,

método Marquardt, fio de poliéster.

1.ANTECEDENTES

Birgham denominou de “reologia” o ramo da ciência

que estuda a deformação e o fluxo dos materiais (a 1mecânica dos sólidos e a mecânica dos fluidos) . O estudo

dos polímeros trata normalmente com materiais

viscoelásticos, isto é, materiais que podem responder

elasticamente “ ” a uma tensão “F” aplicada, mas que

também apresentam posteriormente um fluxo viscoso

“ ”, como ilustrado na figura 1 ao lado.

Autores: Ana Maria Islas Cortes , Gabriel Guillén Buendia , Manuel Olvera Gracia 1 2 1

Instituto Politécnico Nacional, ESIT, Lindavista, GAM, Cidade do México (1)

Instituto Politécnico Nacional, ESIME-UPA, Azcapotzalco, Cidade do México.(2)

Tradução: Agostinho S. Pacheco - ABQCT Revisão Técnica: Vitor Alexandre dos Santos

e

e

h

F Zona linear

Ponto de ruptura Zona de

reforço

Zona de fluidez h

Tensão de fluidez

Módulo inicial.

Figura 1: Diagrama da curva esforço-deformação de materiais viscoelásticos.

Nesta curva, na parte inicial o esforço é proporcional à

deformação, é o limite da região elástica. Em seguida, temos

uma região onde ocorre o deslizamento do material devido à

ruptura de seus enlaces prioritariamente secundários que

permite que a estrutura da rede se estenda facilmente, é a

tensão de fluidez. Quando a deformação atinge o seu limite, e

não podem ser produzidos mais deslizamentos entre as

cadeias, atinge-se a zona de reforço. Nesta região o

alongamento do material aumenta continuamente e quase se

mantém até atingir o ponto de ruptura.

Foram propostos numerosos modelos para explicar o

comportamento viscoelástico dos materiais sujeitos a tração

“F”, a partir do uso de molas e pistões colocados

convenientemente. Naqueles modelos, os que utilizam molas

explicam a recuperação elástica “ ” dos corpos submetidos

à tração; enquanto que os que utilizam pistões, explicam

as variações das dimensões que se produzem no material

ao longo do tempo, seja durante a aplicação do esforço ou

depois de cessar o mesmo, e estão relacionados com as

tensões internas acumuladas no material que se liberam

gradualmente “ ”. A utilidade dos modelos, como estes

indicados, é percebida no controle de processos

industriais, sempre e quando se disponha do histórico de

tais condições técnicas assim como das características do

produto, material deste modelo. Na cadeia produtiva

têxtil é difícil dispor desses dados, já que o processo têxtil

não é contínuo.2James C. Maxwell propôs o modelo que leva seu

nome, submetendo o material aos dois tipos de tensão em

série, aplicando tensão por molas ao material elástico e

pistão ao material viscoso, como ilustrado na figura 2.

O modelo de Maxwell é adequado para explicar o

comportamento de materiais como as fibras de algodão

quando submetidas à tração, já que possuem um alto

módulo elástico (aproximadamente até 94% de sua curva

esforço-deformação) e um fluxo viscoso no final da

mesma. A expressão matemática do modelo de Maxwell

é a seguinte:

Onde:

F - é a tensão específica ou tenacidade que se aplica ao

material.

- é a variação de dimensões que o material experimenta.

A e B - são parâmetros do modelo de Maxwell a serem

determinados.

Os polímeros sintéticos como a poliamida e o poliéster

mostram uma curva de esforço-deformação similar à

assinalada na primeira figura, com variações dependendo do

grau de orientação e/ou massa molar do material têxtil. Neste

último caso, os modelos mais complexos costumam ter 3ajustes excelentes, como o modelo de Zurek entre outros. Na

figura 3, o modelo de Zurek está representado, e nele um

mecanismo de resistência é substituído por um sistema de

fricção interna de massa “M” e força de fricção “T”

proporcional ao alongamento. A fricção interna está

incorporada a um sistema em paralelo composto por uma

mola (lei de Hooke) com uma constante “K ” e um pistão de 2

viscosidade “ ” (lei de Newton), tudo conectado à

extremidade de outra mola com constante “K ”.1

h

h

FIGURA 2: O modelo de Maxwell construído a partir de uma mola de elasticidade “ ”, e um pistão de

viscosidade “ ”, colocados em série.

FIGURA 3. O modelo de Zurek, que explica o comportamento viscoelástico de materiais sintéticos sujeitos à tração

eh

( )1exp ee BAF -=

e


Tecnologia Fibras

O modelo de Zurek segue a seguinte expressão

matemática:

Onde:

F é a tensão específica ou tenacidade que se aplica ao

material.

- é a variação de dimensões que o material

experimenta.

A, B, C e D são parâmetros que serão determinados,

sendo que estes têm um significado físico que se relaciona

com as características mecânicas obtidas da curva carga-

deformação.

As constantes do modelo de Zurek citadas podem ser

determinadas por diversos métodos, entre eles o método

gráfico proposto originalmente pelo autor do modelo,

todavia necessita-se do refinamento dos valores

numéricos obtidos usando, por exemplo, um método 4iterativo como o Marquardt .

Nas figuras 4 e 5, estão indicados os procedimentos

gráficos para determinar numericamente os parâmetros do

modelo de Zurek, usando para isso uma curva carga-

deformação clássica para polímeros sintéticos, onde a

tensão específica ou tenacidade é expressa em

centiNewton/tex, (cN/tex), entendendo-se por “tex” a

massa em gramas de 1000 metros de fio têxtil; e o

alongamento expresso em porcentagem (%).

Na figura anterior, nota-se que a determinação numérica

do parâmetro A é obtida da expressão (3) abaixo, e quanto ao

parâmetro B, este é um valor obtido ao se prolongar a linha de

reforço até interceptar a escala da tenacidade.

As expressões (4) e (5) abaixo são usadas para determinar

os parâmetros C e D do modelo de Zurek, tendo como auxílio

as linhas traçadas na figura 5.

Onde:

x é a abscissa do último ponto no qual a reta toca a curva a

carga-deformação.

x é a abscissa que se encontra na intersecção da reta do s

módulo inicial com a prolongação da zona de reforço.

2.PARTE EXPERIMENTAL

Para o desenvolvimento deste trabalho foram usados fios

( ) ( )2exp eee DBCBAF --++=

e

FIGURA 4. Procedimento gráfico para determinar o parâmetro A, isto é, o cociente entre a carga e

o alongamento em um ponto determinado.O parâmetro B é obtido ao prolongar a

reta de reforço até a origem

FIGURA 5. Os parâmetros C e D do modelo de Zurek são cocientes ao

usar os termos Xa e Xs como assinalado no gráfico.

Ten

aci

da

de

(cN

/te

x)

Te

nid

e

c/

ea

ca

d(

Nt

x)

Ten

cid

e

c/e

aa

d(

Nt

x)

Ten

ide

c

/e

ac

ad

(N

tx)

0 10 20 30 400

4

8

12

16

20

24Cp

Ap

Alongamento (%).

Alongamento (%). Alongamento (%).

Alongamento (%).

0 10 20 30 400

4

8

12

16

20

24

B

( )3P

P

A

CA=

0 10 20 30 400

4

8

12

16

20

24

Xa

0 10 20 30 400

4

8

12

16

20

24

B

Xs

( )4ax

BC =

( )5s

s

xB

CxBD

-=

Tecnologia Fibras


de poliéster de uso comum na indústria têxtil, que foram

submetidos ao ensaio de tração em um dinamômetro

Statimat M, da Textechno (ilustrado na figura 6 abaixo). 5O ensaio foi realizado segundo a norma técnica ASTM ,

as amostras foram acondicionadas em atmosfera de 20

+/- 2ºC e 65 +/- 2% de umidade relativa durante 24 horas

anteriores ao ensaio de tração.

O dinamômetro acima citado proporciona um gráfico

médio de carga-deformação resultado de 50 curvas

individuais e, indica também os valores médios da carga

máxima do alongamento de ruptura, do módulo inicial e

do trabalho de ruptura do material ensaiado. Na figura 7

temos a ilustração do gráfico médio, de onde foram

extraídos os pontos contidos na Tabela 1.

3. ANÁLISE DE RESULTADOS

Usando os dados da Tabela 1 para ajustar o modelo de

Zurek, foi seguido o procedimento gráfico descrito nas

figuras 4 e 5; assim como usando as expressões (3), (4) e (5) e

os resultados são:

Substituindo os valores anteriores (6), (7), (8) e (9) na

expressão do modelo de Zurek (2), chega-se ao modelo

numérico-funcional que se descreve abaixo:

Os parâmetros do modelo (10) são considerados

estimadores iniciais que convergem com o método iterativo 4Marquardt , como ilustrado na Figura 8 a seguir.

FIGURA 6. Dinamômetro Statimat M da Textechno.

FIGURA 7. Gráfico médio da carga-deformação de um fio de poliéster de uso têxtil.

TABELA 1. Curva de tenacidadealongamento de um fio de poliéster.

Alargamiento (%)

Tena

cida

d(c

N/te

x)

0 10 20 30 400

4

8

12

16

20

24

nd

ce

Tea

cia

de

(N

/tx)

Alongamento (%).

Alongamento (%)0.010.101.201.672.808.6022.530.96

eTenacidade

(cN/tex)0.5000.90149.19010.51012.26014.07018.10020.690

( )6714285.02820 ==A

( )70000.11=B

( )84000.45.2

000.11==C

( )( )

( )9600.05.1*0.11

5.1*40.411=

-=D

( ) ( )10exp000.114000.4000.11714285.0 6000.0 eee --++=F

(10)


Tecnologia Fibras

( ) ( )11exp4246.1115272.44246.11298505.0 718185.0 eee --++=F

(11)

Por isso, o modelo numérico-funcional do modelo de

Zurek resultado do refinamento dos estimadores iniciais

é:

Na Tabela 2, estão indicados os intervalos de confiança

dos parâmetros A, B, C e D do modelo de Zurek. O espaço

entre tais intervalos é uma medida da qualidade geral do

ajuste de regressão.

Na Tabela 3 aparece sua correspondente análise de

variação, resultados que indicam um excelente ajuste do

modelo de Zurek ao observar os valores da variação

residual (quadrado médio residual) e o coeficiente de 2determinação (R ).

No caso de não dispor de um software comercial para

realizar os ajustes do modelo estabelecido no documento, é

necessário realizar o ajuste dos quadrados mínimos usando

como apoio uma folha de cálculo. Os quadrados mínimos

para o modelo de Zurek estão contidos na seguinte

expressão:

Resolvendo as equações normais

obtemos um sistema de quatro equações não lineares com

quatro incógnitas:

Não é possível simplificar mais este sistema de equações

não lineares (12). A resolução chega, então, por um método

iterativo, sendo que aqui o método utilizado foi o de Newton-6Raphson que consiste em transformar linearmente o sistema

de quatro equações não lineares ( com

quatro incógnitas (A, B, C e D) através do Jacobiano

assinalado a seguir:

FIGURA 8. Otimização dos estimadores numéricos do modelo de Zurek obtidos pelo método

gráfico usando o método iterativo Marquardt.TABELA 3. Análise das variações

Tabela 2. Estimadores de intervalos de confiança para os parâmetros do modelo de Zurek.

[ ]2

1

))((å=

- --++=n

i

DeBCBAS see e

0=¶

¶=

¶

¶=

¶

¶=

¶

¶

D

S

C

S

B

S

A

S

[ ]

[ ]

[ ]

[ ][ ] 0)())((

)12(0)())((

0)1())((

0)())((

41

31

21

11

==---++=¶

¶

==--++=¶

¶

==---++=¶

¶

==--++=¶

¶

-

=

-

-

=

-

-

=

-

=

-

å

å

å

å

fCBeeBCBAD

S

feeBCBAC

S

feeBCBAB

S

feBCBAA

S

Dn

i

D

Dn

i

D

Dn

i

D

n

i

D

eesee

esee

see

esee

ee

ee

ee

e

(12)

),, 4321 fyfff

úúúúúúúú

û

ù

êêêêêêêê

ë

é

¶

¶

¶

¶

¶

¶

¶

¶¶

¶

¶

¶

¶

¶

¶

¶¶

¶

¶

¶

¶

¶

¶

¶¶

¶

¶

¶

¶

¶

¶

¶

D

f

C

f

B

f

A

fD

f

C

f

B

f

A

fD

f

C

f

B

f

A

fD

f

C

f

B

f

A

f

4444

3333

2222

1111

úúúúúúúú

û

ù

êêêêêêêê

ë

é

-

-

-

-

4

3

2

1

f

f

f

f

Tecnologia Fibras


( ) ( )13424784.1115197.4424784.11298498.0 718294.0 eee --++= eF

(13)

No método de Newton-Raphson substituem-se os

valores de A, B, C e D no Jacobiano; com um vetor de

solução [A , B , C , D ], que inicialmente valiam [0, 0, 0, 0 0 0 0

0], isto pela necessidade de contar com um estimador 6inicial , mesmo que possam funcionar outros estimadores

diferentes.

Agora o sistema de equações com quatro incógnitas é

linear em cada ponto avaliado e antão, podemos usar 6Gauss-Jordán . Resolvendo por Gauss-Jordán obtemos

um vetor solução [h, k, l, m], que somado ao vetor solução

[A , B , C , D ] conduz aos valores para [A = A + h, B = 0 0 0 0 1 0 1

B = B + k, C = C + l, D = D + m]. O processo é 0 0 1 0 1 0

iterativo até que o vetor solução seja convergente ao

sistema de equações não lineares, o critério de parar o

processo iterativo é a distância mínima. Na Tabela 4

estão assinaladas as iterações, chegando a uma

distância nula na oitava iteração.

Então, o modelo numérico-funcional do modelo de

Zurek é o seguinte:

Com a finalidade de melhorar o nível de ajuste do

modelo que origina a fórmula da curva carga-deformação

do fio de poliéster em estudo, foi realizada uma modificação

na expressão original, sendo que a alteração consiste em

substituir as funções lineares da deformação do modelo de

Zurek por funções potenciais da deformação. Logo, a

expressão do modelo modificado é:

Neste estudo, os parâmetros do modelo modificado

anterior são determinados usando um software estatístico,

considerando como estimadores iniciais de seus parâmetros

aqueles obtidos no modelo de Zurek acima exposto,

enquanto que o estimador inicial do parâmetro “E” do

modelo modificado será 1, porque se estima que a

deformação é linear. O resultado do ajuste iterativo

estabelece a função numérico-funcional para o modelo de

Zurek modificado da seguinte maneira:

Na Tabela 5 aparece a

correspondente análise de

variação, destacando o valor

da variação residual e o

coeficiente de determinação,

melhorando os ajustes obtidos

pelo modelo original.

TABELA 4. As iterações obtidas pelo processo iterativo

Tabela 5. Análise de variação do modelo de Zurek modificado.

( )14exp)exp1(EE DD CBAF ee ee -- +-+=

( )15exp54474.3)exp1(5178.11295071.013413.113413.1 781632.0781632.0 ee ee -- +-+=F

(15)


Tecnologia Fibras

4. CONCLUSÕES

O presente estudo permite formular as seguintes

conclusões:

* O modelo de Zurek é ajustado para curvas carga-

deformação de fios de poliéster de uso têxtil com

excelentes resultados. Foi usado o método gráfico para

estimar os valores iniciais dos parâmetros do modelo

mecânico, e estes foram otimizados pelo método

Marquardt.

* Foi realizado o ajuste do modelo de Zurek sobre os

dados anteriores com a mesma técnica de quadrados

mínimos usando como apoio uma folha de cálculos, com

a finalidade de mostrar aos alunos dos primeiros anos de

engenharia a versatilidade destas. Foi usado o método de

Newton-Raphson para tornar linear o sistema de

equações não lineares. Posteriormente o sistema linear

resultante pôde ser resolvido por Gauss-Jordán.

* Os métodos de Zurek e Zurek modificado têm

aplicação no controle dos processos industriais. No caso

da indústria têxtil, sua aplicação é limitada já que a cadeia

produtiva não é contínua e não se dispõe do histórico das

condições nas quais o material foi processado.

* O modelo de Zurek modificado conduz a um ajuste

similar ao obtido pelo modelo original do mesmo

nome.

5.BIBLIOGRAFiA

1. Seymour R. B. & Carraher Jr, C. E.; (2002), “Introducción a la

química de los polímeros”, 2da. reimpresión, Editorial Reverté S. A.; 59-

60.

2. Bower, D. I.; (2002) “An Introduction to Polymer Physics”,

Cambridge University Press; 194-195.

3. Aksan Stanislawa & Zurek Wiltod, (1975), “A Rheological

Model of Viscose Rayon”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 19,

3127-3129.

4. Marquardt, D. W., (1963), “An Algorithm for Least-Squares

Estimation of Nonlinear Parameters”, Journal for the Society of

Industrial and Applied Mathematics, 11:431-41.

5. ASTM D 2256, “Tensile Properties of Yarns by the Single-

Strand Method”.

6. Maron, M. & López, R. J.; (1999), “Análisis numérico. Un

enfoque práctico”, Editorial CECSA, México; 210-217.

Tecnologia Fibras

XRevista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.

Tecnologia Plasma


Baixa Pressão, Plasma não-equilibrado como Auxiliar na Geração de Retardante de Chama sobre Algodão.

RESUMO

O objetivo deste projeto foi gerar um tratamento

durável retardante de chama em tecidos de algodão.

Camadas de silicato de sódio (SS) foram pré depositadas

em substratos de algodão limpo com ligações cruzadas

usando plasma de oxigênio (O ) em desequilíbrio sob 2

baixa pressão. Antes do depósito, foram extraídas

amostras de algodão em acetona por 6 horas via soxhlet,

para assegurar uma superfície limpa. Foi usado um

design estatístico de experimentos a fim de otimizar os

parâmetros do plasma. Foram testadas amostras de

algodão com relação à inflamabilidade em uma câmara ode inflamabilidade automática em um ângulo de 45 .

Análises Termogravimétricas (TGA, Thermo-

gravimetric Analyses, em inglês) indicaram uma baixa

quantidade de material de revestimento. Também foram

realizados estudos de durabilidade à lavagem para

determinar a resistência do revestimento na técnica de

lavagem rápida. O controle das amostras das superfí-

cies tratadas (não tratadas) foi caracterizado por

Espectroscopia de Fotoelétrons excitados por raio X

(XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy¸ em inglês),

(ATR/FTIR, attenuated Fourier

transform Infrared spectroscopy, em inglês) e

microscopia eletrônica de varredura (SEM, scanning

electron microscópio, em inglês).

Palavras-chave: Revestimentos, Algodão,

espectroscopia de infravermelho pela transformada de

Fourier atenuada

Autores: Por Vladimir Totolin, Majid Sarmadi, Sorin O.

Manolache, e Ferencz S. Denes, Universidade de Wisconsin Madison

Tradução: Tatiana Pricevicius Revisão Técnica: Humberto Sabino

Originally published in AATCC review magazine issue in june 20009reprinted with permission from AATCC, www.aatcc.org, copyright holder

Retardante de Chama, FR (Flame Retardant), Plasma,

Silicato

Introdução

FR (Retardantes de Chama) e produtos têxteis FR são

essenciais em todos os aspectos no nosso dia a dia. Eles estão

presentes em mobílias estofadas, cortinas, mobília

doméstica, assentos de automóveis, no ambiente de trabalho

e em todas as áreas públicas, incluindo trens e aeronaves. Os

FRs são produtos químicos adicionados aos materiais de

polímero, tanto natural quanto sintético, para aumentar as

propriedades FR. Os produtos químicos FR são mais

comumente utilizados para melhorar o desempenho da

chama de produtos de polímeros de baixo e médio custo. Os

FRs podem ser fisicamente misturados ou quimicamente

ligados ao polímero hospedeiro. Eles geralmente diminuem

a suscetibilidade de ignição ou a chance de a chama se

espalhar uma vez que a ignição tenha ocorrido.

Alguns polímeros são inerentemente menos inflamáveis

devido a estruturas poliméricas mais estáveis; geralmente,

esses tipos de polímero são os plásticos mais caros, como 1poliimidas, polibenzoimidazois e poliéter cetonas. Em

polímeros sintéticos ou naturais mais inflamáveis, a fase

mais significante no processo de queima é a etapa de

produção do combustível, onde a energia termal induz

mecanismos de cisão de ligação que resultam na formação

de fragmentos moleculares voláteis. Estes componentes de

baixo peso molecular se difundem no ambiente e geram

1.

gases inflamáveis que iniciam a combustão. É possível

fazer modificações para alterar a inflamabilidade do

material em vários estágios do processo queima, os quais

incluem aquecimento, degradação e decomposição, 2volatilização e oxidação. A maioria dos FRs diminuem

a inflamabilidade ao aumentar a formação

ao reduzir a formação de voláteis na fase de 3condensação, ou ao inibir a oxidação na fase gasosa. Os

métodos mais simples de modificação envolvem a adição

de boratos e fosfatos amônicos ácidos solúveis em água.

Os acabamentos mais sofisticados e duráveis usam

composto de fósforo conjugado com resinas de melanina

e uréia para gerar um acabamento de ligação cruzada com 4a celulose. Este tipo de acabamento é usado via método

5de reticulação por calor. Problemas com estes

acabamentos incluem amarelecimento por calor de cura,

dano ácido e, alteração do tecido, e degradação, ou perda 1-5 total das propriedades mecânicas.

Houve um aumento da demanda para substituir tanto

os sistemas antimônio-halogênio no verso dos

revestimentos dos produtos têxteis quanto em

tratamentos livres de formaldeído em acabamentos

duráveis. Portanto, a quantidade de novos artigos,

patentes e produtos associados aos sistemas FR com base

de silício é uma evidência de novos interesses em

abordagens FR que não dependem completamente de

halogênio e fósforo. Acredita-se que os FRs baseados em

silício para polímeros sintéticos ou orgânicos atuam de

duas maneiras básicas: solidificação termal (decom-

posição endotérmica do FR) e formando um revesti-6-16mento protetor (líquido ou barreira carbonizado).

Devido ao aumento de requisições de acabamentos de

tecidos têxteis, bem como a demanda do mercado e da

sociedade por produtos têxteis que são processados por

métodos que respeitam o meio ambiente, são necessárias

técnicas inovadoras de produção. Estas preocupações e

de

carbonizado,

limitações levaram a um desenvolvimento mais aprofundado

de métodos de processamento físico-químico alternativos.

Neste campo, a tecnologia plasma mostra vantagens

distintas que respeitam o meio ambiente, e propriedades de

superfície de materiais inertes que podem ser facilmente

modificadas. Baseado nisso, este trabalho discute a melhora

dos FRs em tecidos de algodão usando SS (Silicato de Sódio) 2e tratamentos de plasma de baixa pressão de O .

Experimentos

Materiais

Foi comprado um tecido tingido de algodão branqueado 2desengomado (78 x 76), peso = 102 g/m da Testfabrics Inc. e

este foi cortado em amostras de 2- x 6-in. A solução SS e 2acetona (27 wt% SiO ) foram compradas da Sigma Aldrich

Chemicals.

Procedimento

Amostras de algodão foram extraídas com Soxhlet com

acetona por 6 horas para remover impurezas das fibras, e

depois secas durante a noite em um forno a vácuo a 30 Torr,

na temperatura ambiente. As amostras foram embebidas em

solução SS nas concentrações desejadas de SiO por 2 horas. 2

As concentrações foram escolhidas de acordo com o design

estatístico dos experimentos (software Design Expert 7).

Depois de embebidas, as amostras foram secas em um forno

a vácuo à RT durante a noite e então expostas a plasma de O 2

17em um reator de placa paralela de 13.56 MHz. As amostras

foram lavadas por 30 minutos em água deionizada com um

banho ultrassônico depois do tratamento com plasma. Foram

feitos três banhos em cada lote. Os parâmetros de plasma de

O utilizados foram: 59W-150W RF (Frequência de Rádio) 2

na ausência de plasma, 2-8 min., 200-m Torr de pressão na

ausência de plasma, e 60-m Torr base de pressão. A Tabela I

mostra a otimização dos parâmetros de plasma e seus

resultados correspondentes ao tempo de propagação do


Tecnologia Plasma

fogo nas amostras de algodão tratadas e não tratadas

(controle).

oTeste de Inflamabilidade no ângulo de 45

As amostras lavadas foram secas em forno a vácuo a o80 Cg durante a noite e então testados com relação à

inflamabilidade com a câmara de Auto-Flame com oângulo de 45 . Este teste é usado para medir e descrever

as propriedades de tecidos naturais ou sintéticos em

resposta ao aquecimento e chama sob condições

controladas em laboratório.

As amostras foram organizadas em uma estrutura e omantidas em um ângulo de 45 . Uma chama padronizada

foi aplicada na superfície próximo a parte de baixo e por

um tempo específico (5 s). A chama passou por todo o

comprimento do tecido usando uma sequencia de

desencadeamento, o qual parou o temporizador após ser

completamente queimado. O tempo necessário para a

chama percorrer todo o comprimento do tecido e parar o

desencadeamento foi gravado, bem como a reação física

do tecido no ponto de ignição. Foram testadas cinco

amostras para cada tratamento e os testes foram

duplicados. É importante ressaltar que mesmo o teste

padrão requer um tempo de ignição de 1-s e, para esses

experimentos, o tempo de ignição usado foi de 5 s porque as

amostras tratadas com plasma não pegaram fogo na primeira

tentativa.

ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA)

O peso da TGA muda em um material de acordo com a

função de temperatura sob atmosfera controlada e foi

realizada uma análise de tratamento de apoio em correlação

aos dados espectroscópicos. Uma TGA Q500 (TA

Instruments) gravou a estabilidade termal e a decomposição ode amostras usando uma proporção de aquecimento de 10 C/

omin. a 700 C. O nitrogênio foi usado como gás expurgo.

DURABILIDADE À LAVAGEM

Para avaliar a durabilidade do revestimento durante a

lavagem, as amostras lavadas foram expostas a um método 18rápido de lavagem proposto por McSherry, ET al. O padrão

é conhecido por correlacionar estreitamente com 50 ciclos de

lavagem doméstica. Uma relaçõ de banho de 1 para 40 (água

DI) para a relação de tecido foi usado com uma solução de

fosfato de sódio tribásico (Na PO .12 H O) e 0,1% de Triton 3 4 2

X-100. As amostras foram fervidas por 4 horas, lavadas

usando cinco tipos de água destilada, e secas em um forno a ovácuo a 80 C durante a noite.

Características da Superfície

XPS

Um Espectrômetro Perkin Elmer Physical Electronics

Phi 5400 Small Area (Fonte Mg; 15 kV; 300 W; energia

medida= 89.45 eV) foi usado para a análise XPS. Um ângulo oinicial de 45 foi usado entre a amostra e o detector. Foram

feitas pesquisas e digitalização de alta resolução (HR, high-

resolution, em inglês) para níveis centrais nas amostras. A

prova de curva dos picos de HR foi feita usando um algorítmo

Gaussian.

Tecnologia Plasma


Fig. 1. Resposta da superfície ao tempo de queima verso energia (W) e concentração SS (%)

ATR/ FTIR

Foram feitas análises ATR/ FTIR para obter mais

informação sobre as ligações químicas e para chegar às

conclusões de medidas XPS. Foi utilizado um (Bruker)

Equinox 55 para caracterizar a superfície. Foram -1coletados dados na região 500 4000 cm da onda com

300 varreduras para cada amostra em uma resolução de -10.5 cm . As amostras foram colocadas em um cristal de

germânio.

SEM ( microscópio de varredura eletrônica)

Para caracterizar a morfologia da superfície, bem

como a uniformidade do revestimento, as amostras

foram analisadas com um LEO DSM 1530 FE SEM. A

ampliação usada foi de 20,000x.

Resultados e DiscussõesoTeste de Inflamabilidade no Ângulo de 45

Os parâmetros dos experimentos e os resultados da

propagação da chama das amostras são apresentados na

Tabela I e na Fig. 1. As concentrações SS no faixa de 3% a

4% e os valores de energia de 45 W a 90 W durante o tempo

de domínio (5 min. de tratamento) resultaram em melhores

dados de tempo de propagação da queima baseadas nos

dados na Fig. 1. O modelo quadrático (a probabilidade de

0.9999 é medida com um efeito sistemático, e não com um

ruído experimental; análise ANOVA) é expressa pela Eq. 1.

Bt = -25.47164 + 8.71527 C + 0.68692 P + 2.95907t -2 -30.04374 C P 0.1864 C t 0.02093 Pt 0.5576 C 2.43743 10

2 2 P + 0.026825 t Eq. 1

Bt é o tempo queima (s), C é a concentração SS (%), t é o

tempo de tratamento (min.), e P é a energia dissipada (W). O

modelo prevê o tempo de queima maior que 31.9s para

amostras usando concentração SS de 3% tratadas por 7.8

min. a 76 W.

Resistência à lavagem

Para avaliar a resistência do revestimento durante a

lavagem, as amostras tratadas foram expostas ao método

lavagem rápida proposta por McSherry, et.al., como descrito

previamente. Baseado nos resultados obtidos do design -experimental, os seguintes parâmetros de plasma O foram 2

selecionados para determinar o comportamento FR: a

energia RF foi de 100W e a pressão do gás na ausência de

plasma foi de 200 mTorr, com tempo de exposição ao plasma

de 8 min. Ao variar apenas a concentração SS, as amostras

foram testadas com relação à inflamabilidade tanto antes

quanto depois da lavagem (Tabela II). Foram testadas cinco

amostras para cada tratamento e os testes foram duplicados.

As amostras testadas antes da lavagem apresentaram

comportamento elevado do FR (retardante de chama)resí.

Além disso, mostrou-se que mesmo depois de 50 ciclos de


Tecnologia Plasma

lavagem, foi observado um aumento drástico no tempo

de combustão (aproximadamente três vezes mais para 2 e

3 wt% e duas vezes mais para 5 wt%). Resultados obtidos

a partir das amostras lavadas são similares aos relatados 19 20pela Konda, et.al. e Ramachandran, et.al.

Análise Termogravimétrica (TGA)

Curvas TGA típicas de amostras não tratadas e

amostras tratadas com solução SS 2wt% são mostradas

na Fig. 2. A perda de peso da amostra de celulose não omodificada começou a 330 C e o substrato foi consumido

o ocompletamente a 700 C. Resíduos de peso a 700 C de

substratos revestidos de silicato e tratados com plasma

apresentaram menor perda de peso (63.6%, 63.2% e

58.7% para concentrações SS de 2wt%, 3wt% e 5wt%,

respectivamente) comparados com as amostras que não

foram expostas à técnica de lavagem rápida.

Os substratos que passaram por um processo de 50 ciclos

de lavagem apresentaram perda de peso de 87%, 89% e 88$,

respectivamente, apesar da concentração da solução de

silicato usada durante o processo revestimento. Pode-se

concluir que a maior parte da camada de silicato pré-

depositada e tratada com plasma foi removida durante o

processo de lavagem. A perda de peso que começou em

temperaturas baixas em amostras tratadas foi relacionada à

água quimicamente ligada (presente na SS) eliminada

através de uma reação endotérmica.

Comportamento da Queima

A fotografia na Fig. 3 mostra o comportamento de

amostras tratadas (b, c e d) comparadas às não tratadas (a)

durante o teste de queima. O algodão virgem queima

completamente, enquanto a maior parte do material

queimado é retida como um resíduo carbonizado, no caso

de amostras tratadas com silicato/ plasma. Esta é uma

característica de revestimento de silicato homogêneo em

amostras tratadas.

Análise XPS

A celulose pura consiste em ligações C-O e C=O/O-C-O.

Entretanto, mesmo o filtro de papel de alto grau de pureza ou

estruturas de algodão incorporam pequenas quantidades de

grupos O-C=O originárias do ácido urônico e ligações

alifáticas relacionadas com a presença de impurezas de

superfície contendo carbono. É por isso que antes do

Fig. 2. Diagramas TGA de (a) algodão tratado, (b) algodão imerso em 2% SS e

plasma tratado, e (c) algodão tratado com plasma após 50 ciclos de lavagem.

Fig. 3. Comportamento da queima de (a) algodão não tratado, e (b) 5% de silicato, (c) 3% de silicato,

(d) 2% de silicato depositado e algodão tratado com plasma.


Tecnologia Plasma

Resultados de Inflamabilidade para Diferentes Concentrações de SS

depósito de camadas de silicato, amostras de algodão

foram extraídas com Soxhlet em acetona por 6h. O pico

de maior resolução (HR) C1s é enquadrado em quatro

picos distintos incluindo: C-C/C-H (285 eV), C-O (286.5 21eV), O-C-O/C=O (288 eV) e O-C=O (289.2 eV).

Dados da pesquisa XPS de algodão não extraído

apresentou 67.1%C e 32.9% de O para as concentrações

atômicas relativas da superfície (Tabela III). Isto é

significantemente diferente em comparação com as

concentrações atômicas da estrutura de celulose teórica

(C:54.5% e O: 45.5%). Uma explicação possível é que as

fibras do algodão são compostas de uma parede

secundária (tipicamente 90% por peso) e um parede 22primária externa. A parede secundária é essencialmente

composta de celulose na natureza, enquanto que a parede

primária externa consiste de ~55% de celulose, o resto é

atribuído às proteínas, pectinas, e cera; deste modo,

pode-se observar a presença de impurezas de

hidrocarbono.

O diagrama HR C1s(Fig. 4a) de algodão não extraído

confirma que havia um alto teor de carbono presente nas

camadas da superfície do substrato. A presença de uma

área de superfície relativa elevada e intensa de pico C-C

(57.2%) comparada ao pico C-O (35.7%) da área da

superfície indicava a presença de impurezas baseadas

em carbono (Tabela IV).

As pesquisas e os resultados HR XPS obtidos de amostras

de algodão extraídos com Soxhlet em acetona (Fig.4b)

mostram claramente a existência de uma menor

concentração atômica de carbono na superfície relativa

(51%) e uma diminuição significante da área de superfície

relativa do pico C-C (32.4%) depois da extração (Tabelas III

e IV). Concluiu-se que, para simplificar a análise da

superfície deste sistema complexo, a extração com Soxhlet

em acetona deveria preceder as etapas de tratamento de

plasma e revestimento para remover as impurezas que

podem interferir com os processos de deposição e também

poderiam influenciar as características de adesão das

camadas de plasma no substrato.

A diminuição do conteúdo de carbono atômico da

superfície relativa e a presença de átomos de silício (6.4%)

incorporado ao revestimento de silicato e ao plasma exposto

Fig. 4. Espectro C1s de alta resolução de (a) amostras de algodão virgem, (b) Extrato de acetona e (c) coberta

com silicato assistido por plasma.


Tecnologia Plasma

2O , bem como os resultados das amostras extraídas

consecutivamente, são mostrados na Fig. 5 e na Tabela

III. Sugeriu-se que tenha acontecido uma ligação cruzada

de parte da estrutura de silicato pré depositado e

convertido em uma rede não solúvel em água. A presença

de uma área de superfície relativa maior de pico 285 eV

(Fig. 4c) no diagrama HR C1s indica que, além das

ligações C-C, as ligações C-Si também fazem parte das

camadas de plasma modificadas.

ATR/ FTIR

As ondas infravermelhas penetram as superfícies em

aproximadamente 2-5µ, enquanto que alguns tipos de

plasma penetram apenas alguns nanômetros na camada

da superfície. Foram feitas medidas ATR/ FTIR em

amostras de celulose e em amostras tratadas com plasma

para descobrir se, durante o tratamento com plasma,

moléculas não modificadas de silicato foram

encapsuladas abaixo do topo da estrutura de ligação

cruzada. Todas as absorções da celulose foram 23 -1designadas assim: 663-670 cm (frequencia/ OH);

-1 -1893-900 cm (trecho do anel de 1030 cm (alongamento -1 C-O); 1050 1100 cm (alongamento ponte assimétrica

-1C-O-C); 1315 1370 cm (frequencia CH, flexão CH); -1428 cm-1 (flexão OH quando plano); 2893 2959cm

1 -1(alongamento C-H); e 3300 3400 cm (H- ligado a OH

alongamento). Os diagramas ATR/ FTRI de celulose, e

celulose tratada com plasma e revestido de silicato (Fig.

6) não apresentaram diferenças significantes. Isto indica

que o silicato não modificado com plasma não foi

incorporado sob a fina camada da superfície da ligação

cruzada. A presença de uma pequena absorção bimodal -1na zona da onda 1920 2200 cm do substrato de celulose

não tratado foi relacionada à contaminação de

hidrocarbono insaturado remanescente devido a

manipulação depois da extração. Devido aos

revestimento silicato dos substratos e do subsequente

tratamento com plasma, estas absorções não foram evidentes

no diagrama ATR/ FTIR das amostras modificadas com

plasma SS/ O .2

SEM

Imagens SEM comparativas de celulose e amostras de

celulose modificadas (Fig.7) indicam a presença de

revestimento com base de silicato em superfícies de fibras

tratadas. Foi possível notar uma imagem menos clara das

características das fibras devido ao tratamento com plasma e

revestimento em comparação com as fibras de celulose.

Pode-se concluir que, mesmo após o procedimento de

lavagem rápida, a estrutura com base de silicato ainda

Fig. 5. Espectro de pesquisa XPS de SS assistida de plasma de O2 (2%) coberta com amostra

de algodão

Fig. 6. Espectro ATR/ FTIR de algodão tratado com plasma e controle.

Tecnologia Plasma


permanece nas superfícies da fibra.

Fig. 7. Imagens SEM de (a) algodão de controle, (b) algodão tratado

com plasma exposto a 50 ciclos de lavagem, e (c) algodão tratado

com plasma não expostos a lavagem.

Conclusões

Foi conduzido um design estatístico completo de

experimentos para prever as propriedades FR do algodão de

plasma Silicato de Sódio-O exposto, baseado na 2

concentração de SS utilizada. O tempo de combustão das

amostras de algodão tratado (após a lavagem) aumentou

dramaticamente para aproximadamente três vezes mais que

a amostra de controle. De acordo tanto com o modelo

estatístico e os experimentos realizados, foram obtidos

melhores resultados quando tanto as baixas concentrações

SS e a energia dissipada para os eletrodos foram usadas em

maiores tempos de exposição ao plasma O . Uma explicação 2

é que maiores concentrações de SS resultaram em camadas

grossas de SiO que não podem ser polimerizadas 2

uniformemente e completamente pelo plasma O . É 2

importante notar que o tratamento com plasma aumentou o

tempo de ignição de 1s para 5s. Portanto, todas as amostras

tratadas foram testadas com um tempo de ignição de 5s (ao

invés de 1s). Os resultados TGA mostraram que a camada

sílica age como um isolante térmico, permitindo a

decomposição do algodão revestido em proporções menores

se comparado com as amostras não tratadas. A

caracterização da superfície dos substratos com XPS, ATR/

FTIR e SEM confirmaram a presença de estruturas similares

com silicato na superfície dos tecidos mesmo após 50 ciclos

de lavagem. Concluiu-se que a técnica de baixa pressão de

plasma usada para fazer a ligação cruzada das camadas de

silicato pré-depositado no algodão tem o potencial de gerar

tecidos retardantes de chama.

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer o Departamento de

Agricultura (Research Grant S-1026) e a Universidade de

Winsconsin-Madison pelo suporte financeiro nesta

pesquisa.


Tecnologia Plasma

(a)

(b)

Referências 1. Gann, R. G., Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th edition, Vol. 10, John Wiley & Sons, New York, N.Y., USA, 1993, pp930-936.2. Lyons, John W., the Chemistry and Uses of Fire Retardants, Wiley Interscience, New York, N.Y., USA, 970.3. Handbook of Fiber Chemistry, edited by Manachen Lewin and Eli M. Pearce, Marcel Dekker, New York, N.Y., USA, 1998.4. Carty, Peter and M. S. Byrne, the Chemical and Mechanical Finishing of Textile Materials, Newcastle upon Tyne Polytechnic Products Ltd., Newcastle, UK, 1987.5. Horrocks, A. R., Flame Retardant Finishing of Textiles, Vol. 16, 1986, pp62-101.6. Quede, A., et al., Surface & Revestimentos Technology, Vol. 180-181, 2004, pp265-270.7. Takao, A. and N. Kazunori, JP Patent No. 49023278, 1970.8. Yamaguchi, H., Mokuzai Gakkaishi, Vol. 40, 1994, pp830-837.9. Paren, et al., US Patent No. 5,417,752, 1995.10. Gutek, US Patent No. 4,419,402, 1983.11. Mitsuo, I. and T. Hashimoto, JP Patent Nos. 52063496 and 54004440, 1975.12. Kuechler, William L., US Patent No. 3,666,544, 1972.13. Junichi, K., JP Patent No. 49120999, 1973.14. Hideaki, N., I. Toshiyuki, and Y. Shigeki, JP Patent No. 48091396, 1972.15. Park, B. K., WO Patent No. 2004062815, 2004.16. Terrance, K. M., GB Patent No. 2290989, 1996.17. Totolin, Vladimir, Masters Thesis, University of Wisconsin-Madison, 2006.

18. McSherry, W. F., et al., American Dyestuff Reporter, Vol. 63, No. 7, 1974, pp52-67.19. Konda, A., et al., Journal of the Textile Machinery Society of Japan, Vol. 28, No. 8, 1975, pp100-107.20. Ramachandran, T., et al., IE (I) Journal, Vol. 85, 2005, pp29-32.21. Johansson, L. S., et al., Surface and Interface Analysis, Vol. 36, 2004, pp706-710.22. Mitchell, R., et al., Cellulose, Vol. 12, 2005, pp629-639.

23. Tasker, S., et al., Polymer, Vol. 35, No. 22, 1994, pp4717-4720.

Autor

Majid Sarmad é professor Rothermel Bascom de Ciência Têxtil e

Ciência de Materiais da University of Wisconsin-Madison. Há 23

anos, foca sua pesquisa no tratamento plasma de materiais têxteis e

outros materiais polímeros. Ele é autor e co-autor de mais de 60

trabalhos e quatro patentes. Sarmadi recebeu muitos prêmios,

incluindo o Harold DeWitt Smith Memorial Medal, apresentado

juntamente por ASTM International, Commitee D13 em Produtos

Têxteis e Albany International Research Company. Seu trabalho

no Sustainable Carpet Project para o estado da Califórnia, EUA

recebeu mais de 16 prêmios.

Majid Sarmadi, Department of Design Studies, University of

Wisconsin-Madison, 1300 Linden Dr., Madison, WI 53706, USA;

fone: +1 608 262 7492; fax: +1 608 265 5099;

[email protected]

Tecnologia Plasma

Introdução

Na indústria têxtil, mais especificamente no setor de

acabamento, os materiais têxteis são submetidos a processos

físicos, físico-químicos, bioquímicos e químicos, os quais

têm a finalidade modificar as características iniciais dos

materiais têxteis, ou seja, prepará-los para que possam

posteriormente ser tingidos e ou receberem produtos de

acabamento como amaciantes e resinas. Estas operações

preliminares são necessárias, pois os materiais têxteis,

durante sua fabricação adquirem substâncias que dificultam a

absorção de água e conseqüentemente a absorção também de

corantes, portanto para se obter bons resultados de

tingimento são necessários que os materiais têxteis estejam 1,3 limpos e com boa absorção de água.

Nestes processos de pré-tratamento são comumente

utilizados produtos químicos tais como: detergentes, bases,

ácidos, enzimas, agentes oxidantes e redutores, que agem nos

materiais têxteis retirando impurezas e conferindo a estes

absorções de água suficiente para os processos seguintes e

em seguida são eliminados nos final dos processos nos

efluentes têxteis, gerando impacto negativo ao meio

ambiente, além de utilização de grande quantidade de água e

energia.

No sentido de diminuir a poluição dos efluentes, o

tratamento com descarga corona vem propor uma alternativa

de preparação destes materiais sem utilização de agentes

Aumento de absorção de água em tecidos de algodão tratados com descarga corona

Resumo:

Durante o tratamento por descarga corona, espécies

ativas são geradas, as quais podem reagir com a

superfície do polímero ocasionando quebra de cadeias e

formação de radicais, criando assim grupos polares na

superfície e conseqüentemente, aumentando a sua

energia superficial e absorção de água. Neste trabalho

utilizou-se tecido de algodão. Nos processos

convencionais de preparação desses tecidos são usados

agentes químicos que agridem os efluentes têxteis, assim

a descarga corona propõe-se como tratamento prévio do

material sem ação de agentes químicos. Os objetivos

deste trabalho são: 1. Tratar com descarga corona

tecidos de algodão; 2. Verificar absorção de água em

tecidos de algodão tratados com descarga corona;

Tecidos foram submetidos à descarga: corona variando-

se o tempo exposição, em seguida foi realizada testes de

absorção de água. Os resultados mostram que: houve

aumento da absorção de água no tecido de algodão que

de 50% em amostra sem tratamento passou até a 280%

com o tratamento, observou-se também que com tempos

de 1min. já ocorreram aumento de absorção de água.

Palavras-chave: Corona, têxtil, algodão, absorção de

água.

Autores:João B. Giordano *, João S. C. Campos1 2

*Faculdade de Tecnologia de Americana, Departamento Têxtil FATEC, Americana-SP

[email protected] Faculdade de Engenharia Química 2

Departamento de Polímeros, Unicamp, Campinas- SP Revisão Técnica: Dimas Novais



químicos, sendo exclusivamente tratamento físico, além

de não haver consumo de água, o processo é único e mais

rápido que os processos convencionais utilizados. Desta

forma a técnica de descarga corona pode economizar

etapas do pré-tratamento (desengomagem e purga) de

tecidos para o tingimento, portanto é um processo mais 2econômico que o convencional e menos poluente.

Tecidos de algodão crus, ou seja, apresentam goma

(aplicada nos fios de urdume para aumentar a resistência

ao processo de tecimento), óleos e ceras naturais da

própria fibra. Estas substâncias conferem ao tecido baixa

absorção de água que é extremamente prejudicial aos

processos de acabamento de tecidos de algodão. Neste

sentido, tecidos de algodão crus (engomado) foram

tratados com corona a fim de verificar se ocorre aumento

da absorção de água destes materiais.

O uso da descarga corona através de ar, à pressão e

temperaturas atmosféricas proporciona uma forma

muito efetiva de aumentar a absorção de água sem afetar a

integridade da fibra ou do fio. O tratamento envolve uma

descarga plasmática de alta voltagem e conduz a

modificações físico-químicas na cutícula do algodão 6sem alterar a estrutura principal da celulose.

Neste contexto, o recurso da descarga corona pretende

aproveitar a sua capacidade para alterar a absorção de

água de tecidos de algodão, mesmo no estado engomado.

Sendo assim, espera-se que o efeito obtido sobre o tecido

de algodão engomado, seja suficiente para eliminar

agentes engomantes, gorduras e ceras da fibra de

algodão, eliminando do processo convencional de

preparação de tecidos de algodão. Esses processos

exigem agentes químicos que após sua ação são

despejados nos efluentes, originado impacto negativo ao

meio ambiente, além de ser mais rápido e com vantagens 4,5econômicas.

Experimental:

Preparação das amostras

· Amostras de tecido de algodão engomado foram

submetidas a 5 lavagens consecutivas em água à temperatura

de ebulição e em seguida secas a temperatura ambiente

(22 ºC); resultando com este processo tecido de algodão

denominado de tecido de algodão lavado com traços de

amido (goma);

·Amostras de tecido de algodão engomado foram

submetidas a 7 lavagens consecutivas em água à temperatura

de ebulição e em seguida tratou-se com uma solução de 30 g/l

de enzima por 1 hora à temperatura de 70 °C e na seqüência

foram realizados mais 3 lavagens consecutivas com água

temperatura de ebulição e em seguida secas a temperatura

ambiente (22ºC); obtendo-se tecido de algodão

desengomado (sem presença de amido).

Medidas:

1. Medidas de absorção de água em amostras de algodão

engomado, lavado e desengomado em função do tempo de

tratamento corona: Método direto.

Amostras (10 mm X 200 mm) de tecidos engomados,

lavado e desengomado foram pesadas e em seguida tratadas

com descarga corona em tempos de 1 a 30 min. Estas por sua

vez foram mergulhadas em água e imediatamente foram

retiradas e pesadas novamente (molhada). Repetiu-se este

procedimento para amostras não tratadas. Para cada tempo de

tratamento corona foi realizada 10 medidas de absorção de

água, utilizando à mesma metodologia.

3. Absorção de água em tecidos tratados com descarga

corona:

Amostras de tecido engomado, lavado e desengomado

foram tratados com descarga corona por 20 minutos e

verificado absorção de água através da análise de absorção de

gota de solução de corante azul reativo depositada na

superfície do tecido, de acordo com norma NBR 13000 -



Determinação da Absorção de água do Tecido. Esta norma

consiste basicamente em gotejar através de uma bureta,

uma solução de corante sobre a superfície têxtil a uma

distância de 4 cm entre a bureta e o tecido e em seguida

registrar o tempo de penetração da gota no tecido, além de

observar a superfície têxtil após secagem da gota.

Também foi observada a Absorção de água na amostra

tratada com corona pelo método do IPT, baseado na

norma JIS L1004. Esta norma consiste em colocar as

amostras no sentido vertical e apenas encostando uma das

extremidades na solução de corante e observa-se a

quantidade de água que é absorvida pela amostra por

capilaridade, verificando nas amostras o comprimento da

coluna de água absorvida;

4. Medidas de absorção através da balança

hidrostática:

Foram pesadas pares de amostras de tecido de algodão

engomado, lavado e desengomado de modo que entre os

pares de tecidos as amostras possuíam a mesma massa e o

mesmo volume, ou seja, 2 amostras de tecido engomado

(com massa 1 e volume 1), 2 amostras de tecidos lavados

(massa 2 e volume 2) e 2 amostras de tecidos

desengomados (massa 3 e volume 3), em seguida, uma

destas amostras (1 engomada, 1 lavada e outra

desengomada) foram tratadas com descarga corona por 20

min. e logo após, foram mergulhados em água e pesadas

estas amostras ainda submersas em água e registrou-se a

massa da amostra submersa por 60 min, e anotou-se o

valor a cada 5 min. de imersão em água. Foram repetidos

estes procedimentos para tecidos não tratados com

corona.

Resultados e Discussões

Características do tecido:

A tabela a seguir mostra as características físicas dos

tecidos de algodão no estado engomado com goma de amido,

parcialmente desengomado, totalmente desengomado.

Nota-se que houve aumento da gramatura nos tecidos

lavados e desengomados, embora tenha ocorrido perda de

massa pela eliminação de goma. Observa-se, que o aumento

da gramatura decorre do encolhimento do tecido, pois o

algodão sendo fibra natural é de se esperar que ocorra

encolhimento em contato com água, ainda mais a

temperatura de ebulição. Este fenômeno (encolhimento) é

percebido pelo fato que houve aumento na densidade de fios 2por cm , ou seja, na mesma área o tecido passou a ter mais

fios, conseqüentemente aumento da gramatura.

Absorção de água em função do tempo de tratamento

corona:

O gráfico apresenta os resultados da absorção de água de

amostras de tecido em estado engomado, lavado e

desengomado tratadas com descarga corona em função do

tempo de tratamento:

Observa-se no gráfico da figura 1 que as amostras não

Tabela 1: Características físicas dos tecidos de algodão

Figura 1: Absorção de água (%) em função do tempo (min.) de tratamento corona em amostras de tecido de

algodão engomado, lavado e desengomado.

t = trama; u = urdume

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1 5 10 15 20 25 30

Tempo (min.)

Ab

so

rção

(%) Absorção de água

em tecido de algodão

engomado tratado

com coronaAbsorção de água

em tec ido de al godão

lavado tr atado c om

coronaAbsorção de água

em tecido de algodão

desengomado

tratado com corona



tratadas (tempo 0) apresentam menor absorção de água

que as amostras tratadas com corona, Desde o 1º min. já

se nota esta alteração, sendo mais evidente a partir de 5

min. Entre 15 e 30 min. ocorre discreta alteração na

absorção, chegando ao máximo de 300%. A absorção

pelo tecido de algodão está condicionada à eliminação da

goma introduzida ao fio no processo de tecelagem a fim

de aumentar a resistência dos fios ao atrito que ocorre nos

teares e também pela eliminação de óleos e ceras naturais

da própria fibra de algodão. Neste sentido, se ocorre o

aumento de absorção de água do algodão, este elementos

(goma, óleos e ceras) estão sendo eliminados dos tecidos,

portanto o tratamento com descarga corona está afetando

estes elementos. Inicialmente agindo sobre a camada de

goma (amido) que reveste os fios das amostras de tecidos

engomados e em seguida agindo sobre os óleos e ceras

naturais da própria fibra das amostras de tecidos

desengomados. É de se esperar que com o aumento da

dosagem do tratamento corona ocorra maior eliminação

destas substâncias contidas nas fibras de algodão. Estas

substâncias prejudicam nos tratamentos posteriores tais

como tingimento, estamparia e aplicação de amaciantes,

pois nestes processos há necessidade de se ter boa

absorção de água do material para absorção de corantes e

os outros produtos como amaciantes e resinas.

A absorção de água em função do tempo de

tratamento corona é mais evidente nos tecidos

engomados, pois estes apresentam baixa absorção, inicial

de aproximadamente 60% e com o tratamento corona

chega atingir até 240% ou seja, 4 vezes maior. Já o tecido

desengomado, por não apresentar goma, possui sem

tratamento corona absorção de água em torno de 200%.

Com o tratamento corona passa a ter uma absorção de

300%, esta diferença está ligada exclusivamente ao

ataque da descarga corona às ceras e óleos naturais da

fibra, porém com valores maiores em relação aos tecidos

engomados. Nestes tecidos existem goma, os óleos e ceras

que dificultam a penetração de água e o tratamento corona terá

que atacar as duas camadas (goma e ceras) para obter boa

absorção de água. Os tecidos que foram apenas lavados (baixo

teor de amido), mas ainda com cera e óleos apresentam sem

tratamento maior absorção de água que os tecidos

engomados. Com tecidos engomados, com ligeiro aumento

da absorção de água, sugerindo que esta diferença o

tratamento corona, os tecidos lavados apresentam

comportamento semelhante que está relacionada à quantidade

de amido que foi eliminada nas lavagens. Conseqüentemente

à absorção de água nos tecidos lavados são menores que nos

tecidos desengomados, pois os tecidos lavados ainda

apresentam goma, óleos e ceras que dificultam a penetração

do tratamento corona.

Desta forma tratamento corona tem potencial para

substituir os tratamentos convencionais (desengomagem e

purga) na preparação de tecidos de algodão para tingimento

posterior, constituindo um processo único, menos poluente e

provavelmente economicamente mais viável, pois não se

utilizam agentes químicos e água.

Absorção de água: balança hidrostática:

A figura 2 exibe o gráfico da massa (g) aparente de

amostras de tecido engomado, lavado e desengomado tratadas

por 20 min. com descarga corona e não tratadas em função do

tempo (min.) imerso em água.

Neste caso, as amostras submersas em água sofrem à ação 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tempo de imersão em água (min.)

Massa

ap

are

nte

(g) Tecido de algodão engomado

Tecido de algodão engomado

tratado 20 min. com corona

Tecido de algodão desengomado

Tecido de algodão desengomado

tratado com corona por 20 min.

Tecido de algodão lavado

Tecido de algodão lavado tratado

com 20 min. com corona

Figura 2: Gráfico de massa aparente (g) de amostras de tecido engomado, lavado e desengomados não tratados e tratados

com descarga corona em função do tempo imersão em água.



da força de empuxo contrário, porém como todos os pares

(tratados e não tratados) possuem a mesma massa e o

mesmo volume, porém diferentes entre si, ou seja, tecido

lavado tratado e não tratado com a mesma massa e mesmo

volume (m1 e v1). Tecido desengomado tratado e não

tratado com outra massa e outro volume (m2 e v2) e ainda

o tecido engomado tratado e não tratado com m3 e v3.

Assim esta força de empuxo se iguala, porém tanto as

amostras sem tratamento como as tratadas absorvem

água, no entanto, as amostras tratadas com corona

absorvem mais água (aumento de absorção de água). Na

verdade, então o que realmente se mediu e o que se

observa no gráfico é a quantidade de água que as amostras

tratadas absorveram a mais do que as amostras não

tratadas.

O objetivo deste experimento é verificar a diferença de

absorção de água das amostras tratadas em relação às

amostras não tratadas. Neste sentido, nota-se no gráfico

que amostras tratadas apresentam maiores absorções de

água que as amostras não tratadas já no primeiro minuto

submersas em água. Nos tecidos lavados e desengomados

nota-se que mesmo após 1 hora de imersão em água o

tecido não tratado não absorveu a mesma quantidade de

água que os tecidos tratados. Já nos tecidos engomados a

diferença foi maior nos primeiros minutos de imersão em

água, após 5 min. praticamente tiveram a mesma

absorção. Isto se deve ao fato que o tratamento não foi

suficiente o bastante para remoção completa da goma e

óleos e ceras naturais da fibra de algodão, já nos tecidos

lavado e desengomado a absorção é maior, pois os tecidos

estão mais suscetíveis à descarga corona.

Observa-se no gráfico que as amostras tratadas

(comparando-se os pares de tecidos) apresentam maior

absorção do que as amostras não tratadas. A absorção

ocorre imediatamente nas amostras tratadas, ou seja, nos

primeiros minutos de imersão em água e se mantém

praticamente inalterada ao longo do tempo. Nas amostras não

tratadas a absorção ocorre mais lentamente não atinge os

níveis de absorção das tratadas.

Para melhor entender os fenômenos causados pela ação

da água em tecidos de algodão tratados com descarga corona,

construiu-se o gráfico apresentado na figura 3 que mostra a

relação massa aparente/massa seca em função do tempo

submerso em água e assim sendo, nota-se no gráfico que

todas a amostras tratadas (curvas pontilhadas) estão num

patamar maior que as amostras não tratadas, isto indica que

as amostras tratadas absorvem mais água que as amostras não

tratadas. Observa-se também que as amostras tratadas

absorvem quase que instantaneamente a quantidade de água

e a atinge o equilíbrio nos primeiro minutos submerso em

água, já as amostras não tratadas além da quantidade de água

absorvida ser menor, levam maior tempo para que atinjam o

equilíbrio, o qual ocorre ao redor dos 15 min.

Ensaio de Absorção de água

Método norma ABNT (NBR 13000 - Determinação da

Absorção de água do Tecido)

A figura a seguir mostra a absorção de água de amostras

de tecido de algodão engomado, lavado e totalmente

desengomado, tratados por 20 min. com corona e não

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tempo de imersão em água (min.)

Ma

ss

aa

pa

ren

te/m

as

sa

se

ca

Tecido de algodão engomado

Tecido de al godão engom ado

tratado c om c orona por 20

min.Tecido de algodão lavado

Tecido de al godão l avado

tratado c om c orona por 20

min.Tecdio de algodão

desengomado

Tecido de algodão

desengomado tratado com

corona por 20 min.

Figura 3: Massa aparente/massa seca de tecidos de algodão engomados, lavados e desengomados tratados com corona por 20 min. não tratados

submersos em água por 60 min.



tratados.

1 Tecido de algodão engomado

2 Tecido de algodão engomado + 20 min. corona

3 Tecido de algodão lavado

4 Tecido de algodão lavado + 20 min. corona

5 Tecido de algodão desengomado

6 Tecido desengomado + 20 min. Corona

De acordo com a figura 4, observa-se que as amostras

não tratadas apresentam baixa absorção de água, a gotas

de solução de corante não penetram no tecido. As gotas

permanecem na superfície até secagem completa da gota.

No tecido lavado e desengomado, ainda apresentam baixa

absorção de água. Com o tratamento corona, nota-se que

as gotas de solução de corante se espalham pelo tecido,

indicando maior absorção de água nesta região. O efeito

do tratamento corona é mais evidente na amostra

desengomada, visto que existe maior uniformidade de

absorção da solução do corante.

1 Algodão engomado

2 Algodão engomado + 20 min. corona

3 Algodão lavado

4 Algodão lavado + 20 min. corona

5 Algodão desengomado

6 Algodão desengomado + 20 min. Corona

Observa-se claramente na figura 5 que na amostra tratada

houve maior absorção de água, a coluna de solução penetrou

com mais intensidade em relação à amostra não tratada.

Conclusões

- O Tratamento com descarga corona aumenta a absorção

de água em tecidos de algodão;

Com o tratamento com descarga corona pode-se

economizar etapas no beneficiamento primário de tecidos de

algodão, eliminando as operações de desengomagem, purga e

alvejamento substituindo pela descarga corona, sendo

exclusivamente físico sem utilização de agentes químicos,

consequentemente sem poluir os efluentes com utilização de

tais agentes além do que economizar água, sendo, portanto

1 2 3 4 5 6

Figura 4: Teste de absorção de água de tecidos de algodão engomado, lavado e desengomado tratados e não

tratados com descarga corona, utilizando solução de corante azul reativo. Método ABNT

Figura 5: Teste de absorção de água em tecido de algodão engomado, lavado e desengomado

tratados com corona por 20 min. e não tratados. Método IPT baseado na norma JIS L1004.

1 2 3 4 5 6



um processo mais economicamente viável.

Referências Bibliográficas

1. BIRD, C.L e Boston, W.S. The Theory Of

Coloration Of Textile. Dyers Company Publications

Trust. Inglaterra, 1975. 538 P..

2. CEGARRA J., Aplicaciones Del Plasma n el

Acabado Têxtil. Revista de la Industria Têxtil, nº 358, 51-

68. (1988)

3. GIORDANO, J.B.: Apostila de beneficiamento

têxtil. Faculdade de Tecnologia de Americana. 2005.

4. MAGALHÃES, M. J. e PACHECO, Indução

plasmática da mercerização em materiais celulósicos.

Tese de Doutorado. Universidade do Minho. Portugal.

Julho de 2007.

5. PACHECO, N.M.R.A. C., Irradiação corona de

materiais de algodão e hidrofilização de produtos de

amaciamento. Centro de Ciência e Tecnologia Têxtil.

Universidade do Minho, Portugal, 2000.

6. SINÉZIO, J.C.C.; Novo Triodo Corona e sua



aplicação no estudo das propriedades elétricas do polímero

PVDF; Tese de Doutorado, IFQSC/SC/USP São Carlos;

1990.

Associação Brasileira de Químicos e Coloristas Têxteis

preço do petróleo. Já os álcoois laurílicos etoxilados têm o

custo mais favorável devido sua cadeia graxa possuir origem

natural, sendo extraída do óleo de palma ou coco.

Desta forma, neste artigo avaliou-se a atuação de álcoois

laurílicos etoxilados e álcoois isotridecílicos etoxilados,

buscando-se resultados comparativos quanto à geração de

espuma, ou seja, que resulte no menor volume de espuma a

fim de aumentar-se o rendimento e a produtividade de

lavagem de fios e tecidos no processo.

PARTE EXPERIMENTAL

Tensoativos Utilizados

Para realização da comparação dos tensoativos, utilizou-

se os seguintes produtos:

- Álcool graxo laurílico com sete mols de óxido de eteno (L

70);

- Álcool graxo isotridecílico com seis mols de óxido de eteno

(IT 60);

- Álcool graxo isotridecílico com oito mols de óxido de eteno

(IT 80).

Determinação da Solubilidade do Tensoativo

Os tensoativos não-iônicos etoxilados apresentam a

propriedade de terem a solubilidade reduzida com o aumento

da temperatura (propriedade chamada ponto de névoa). Em

processos a quente, um tensoativo de baixo ponto de névoa

Comparação de formação de espumas dos principais tensoativos não-iônicos para a purga têxtil

Uma das etapas mais importantes do processamento

têxtil é a limpeza das fibras vegetais de sua cera protetiva

natural. Sem a remoção eficiente da cera durante a

purga, os processos subseqüentes de alvejamento e

tingimento têm sua eficiência reduzida. No processo de

purga é realizada uma lavagem em banhos aquosos de

tensoativos a quente e a retirada de cera deve ser a mais

completa possível e no menor tempo. Para isto, o

tensoativo deve ser solúvel na temperatura de uso, agir

rapidamente, retirar a cera de forma completa e produzir

quantidades de espuma controláveis.

Introdução

Além da efetividade do tensoativo na retirada da

camada de cera natural, é importante para a indústria

têxtil que o volume de espuma em soluções de

tensoativos sob recirculação seja a mínima possível

permitindo assim o maior aproveitamento do volume útil

dos equipamentos.

Atualmente os tensoativos mais utilizados para

lavagens têxteis são nonilfenóis etoxilados e álcoois

isotridecílicos etoxilados.

Os álcoois isotridecílicos, no Brasil são os tensoativos

mais aplicados no processo de purga, porém apresentam

preço elevado por serem produzidos a partir de álcoois

sintéticos tendo seu custo dependente da variação do

Autores:J. V. Barné e D. [email protected]

Revisão Técnica: Humberto Sabino



pode apresentar-se quase totalmente insolúvel, resultando

em menor eficiência.

Para determinação do ponto de névoa uma alíquota da

amostra (1%) é solubilizada em água sob agitação e

aquecida e/ou resfriada até ocorrer o ponto de névoa

(ponto de turvação).

Determinação do Volume de Espuma

Para obtenção do volume de espuma utilizamos o

aparelho para determinação de espuma Mathis ESP

(Figura 1).

A solução é recirculada no equipamento até formação

de uma espuma constante, avaliando-se o comportamento

da mesma, mediante vazões e temperaturas distintas.

Inicia-se o ensaio a temperatura de 30ºC e vazão de

1,91 L/min.

Quando o volume de espuma formada apresenta-se

estável, anota-se a altura da espuma em centímetros.

Na seqüência, segue-se a elevação da vazão do

equipamento para 2,57 L/min, 3,32 L/min, 4,17 L/min e 4,50

L/min aguardando-se a estabilização da espuma para registro

das respectivas alturas.

Posteriormente repetem-se as mesmas etapas,

modificando somente a temperatura do equipamento que

varia de 30ºC a 90ºC.

Definiu-se a concentração dos tensoativos de forma a

obter-se a maior altura possível (30 cm) de espuma no

aparelho para determinação de espuma Mathis ESP, sem que

o produto transborde, adotando-se assim a concentração de

6,25 X 10-4 % p/p para o L 70 e a concentração de 1,25 X 10-

3 % p/p tanto para o IT 60 quanto para o IT 80.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Resultados do Ponto de Névoa

Os resultados obtidos no ensaio de determinação do ponto

de névoa estão listados na tabela 1.

O álcool laurílico com 7 mols de EO demonstrou o maior

ponto de névoa, enquanto os álcoois isotridecílicos revelaram

os menores valores.

Ao compararmos somente os álcoois isotridecílicos,

constatamos que o álcool com 8 mols de óxido de eteno

apresenta ponto de névoa superior ao álcool com 6 mols de

óxido de eteno.

Resultados do volume de espuma

Todos os valores obtidos no ensaio de determinação do

volume de espuma em soluções de tensoativos sob

recirculação estão dispostos nos gráficos 1,2 e 3.

Figura 1 Equipamento de Espuma Mathis ESP

Tabela 1: Ponto de Névoa para tensoativos utilizados em água 1% p/p.



Álcool graxo laurílico com sete mols de óxido de eteno (L 70);

Álcool graxo isotridecílico com seis mols de óxido de eteno (IT 60);

Álcool graxo isotridecílico com oito mols de óxido de eteno (IT 80).

Pode-se verificar que o aumento da temperatura de 50

para 90ºC reduz a altura da espuma. O tensoativo quando

submetido à vazão de 1,91 L/min atinge a menor valor de

altura da espuma e sob a vazão de 4,5 L / min alcança a

maior valor para a altura da espuma.

No geral, observa-se que tanto no gráfico 2 quanto no

gráfico 3, a elevação da temperatura diminui a altura da

espuma. À vazão de 1,91 L/min, o tensoativo atinge o menor

valor de altura da espuma e mediante vazão máxima do

equipamento, correspondente a 4,5 L / min alcança a maior

valor para a altura da espuma.

Comparando-se todos os resultados, o produto que

apresentou maiores valores para a espuma foi o álcool

laurílico com 7 mols de EO, no qual houve necessidade de

reduzir-se até mesmo sua concentração para a realização do -3ensaio, já que sob a concentração de 1,25 x 10 % p/p

(concentração adotada para os álcoois isotridecílicos) a

espuma extrapolou o volume do equipamento.

Os álcoois isotridecílicos com 8 mols de EO e 6 mols de

EO revelaram características muito semelhantes em relação a

geração de espuma, entretanto os resultados apresentaram-se

pouco inferiores para o álcool graxo de menor grau de

Gráfico 1. Altura de espuma do álcool laurílico com sete mols de óxido de eteno a concentração:

-4 6,25x10 % p/p com variação da temperatura e vazão de recirculação.

Gráfico 2. Altura de espuma do álcool isotridecílico com seis mols de óxido de eteno a concentração

-31,25x10 % p/p com variação da temperatura e vazão de recirculação.

Gráfico 3. Altura de espuma do álcool isotridecílico com oito mols de óxido de eteno a concentração

-31,25x10 % p/p com variação da temperaturae vazão de recirculação.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

30 40 50 60 70 80 90

Temperatura (°C)

Altu

rad

eE

sp

um

a(c

m)

1,91 L/min 2,57 L/min 3,32 L/ min

4,17 L/ min 4,50 L/ min M edia ent re as M édias

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

30 40 50 60 70 80 90

Temperatura (°C)

Altu

rade

Espum

a(c

m)

1,91 L/min 2,57 L/min 3,32 L/min

4,17 L/min 4,50 L/min M edia entre as Médias

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

30 40 50 60 70 80 90

Temperatura (°C)

Altu

rade

Espum

a(c

m)

1,91 L/min 2,57 L/min 3,32 L/min

4,17 L/min 4,50 L/min M edia entre as Médias



etoxilação.

CONCLUSÃO

A elevação no grau de etoxilação de um tensoativo

aumenta sua parte polar elevando proporcionalmente

interações dipolo-dipolo das moléculas do tensoativo com

a água, conseqüentemente exigindo-se uma temperatura

maior para ruptura efetiva destas forças intermoleculares

o que leva a um ponto de névoa mais alto.

Como o ponto de névoa determina a temperatura onde

se inicia a insolubilidade de parte das moléculas de um

tensoativo não-iônico, pode-se classificar os mesmos na

seguinte ordem decrescente de solubilidade:

1º) Álcool laurílico 7 mols de EO: alta solubilidade

com ponto de névoa, 52ºC.

2º) Álcool isotridecílico com 8 mols de EO: média

solubilidade com ponto de névoa, 47ºC.

3º) Álcool isotridecílico com 6 mols de EO: baixa

solubilidade, não podendo-se determinar o valor pelo

método utilizado, pois seu ponto de névoa está abaixo da

temperatura ambiente.

Ao correlacionarmos a solubilidade dos tensoativos

não-iônicos com os resultados de espuma, identificamos

que o álcool laurílico com 7 mols de EO, no geral,

demonstra uma tendência de elevação de espuma entre as

temperaturas de 30 a 50 ºC, e a partir desta temperatura,

aproximadamente 53ºC (ponto de névoa) a espuma

apresenta uma queda, devido a insolubilidade de parte do

tensoativo (Gráfico 1). O álcool isotridecílico com 6 mols

de EO, no geral, revelou uma tendência somente de queda,

o que pode ser explicado, pois seu ponto de névoa é

inferior a 25ºC, ou seja, na temperatura inicial do ensaio de

espuma (30ºC), ele apresenta-se já parcialmente insolúvel

(Gráfico 2). No álcool isotridecílico com 8 mols de EO há

uma tendência de elevação da espuma entre as

temperaturas de 30 e 45ºC e desta temperatura em diante

observa-se uma ligeira queda da espuma, coincidindo-se

novamente com o ponto de névoa, neste caso de 48ºC, no qual

o tensoativo não iônico inicia o processo de insolubilidade

(Gráfico 3).

Ao comparamos as cadeias carbônicas dos álcoois graxos

avaliados, identificamos que a cadeia laurílica possui

capacidade maior de estabilização da espuma em relação à

cadeia isotridecílica. Uma hipótese para explicar este

comportamento pode ser devido à cadeia isotridecílica

possuir uma estrutura que propicia um impedimento estérico

que pode levar a redução da densidade de moléculas na

superfície água-ar, facilitando o escorrimento da água na

superfície da bolha. Já a estrutura laurílica, por ser linear não

promoverá tal impedimento estérico, o que levaria a uma

densidade de ocupação da superfície maior, favorecendo

assim a formação e estabilidade da espuma.

Avaliando-se somente os álcoois isotridecílicos com 6

mols de EO e 8 mols de EO, os resultados demonstram nesta

faixa de solubilidade a teoria de quanto maior o poder

hidrofílico do tensoativo melhor a estabilização da espuma,

pois o álcool isotridecílico com 8 mols de EO possui 2 mols

de óxido de eteno a mais para cada molécula de álcool,

elevando seu poder hidrofílico, propiciando a uma espuma

maior.

De acordo com os resultados, para os tensoativos não-

iônicos testados, o aumento da vazão no equipamento,

propicia a elevação da altura de espuma, devido à geração de

um número maior de bolhas em solução. Já a elevação da

temperatura acima do ponto de névoa do tensoativo favorece

a ruptura da espuma tendo-se em vista que se aumenta a

insolubilidade do produto.

Assim sendo, conclui-se que podemos classificar os

tensoativos quanto à geração de espuma na seguinte ordem

decrescente:

1º) Álcool graxo laurílico 7 mols de EO: espuma alta.

2º) Álcool graxo isotridecílico com 8 mols de EO: espuma



média.

3º) Álcool graxo isotridecílico com 6 mols de EO:

espuma baixa.

Agradecimentos

Agradeço ao Centro Universitário Fundação Santo

André e a Oxiteno S/A Indústria e Comércio pelo apoio na

realização deste trabalho.

REFERÊNCIAS

BARNÉ, Jaqueline Venancio. Influência das Cadeias

Laurílica e Isotridecílica em Tensoativos no

Processamento Têxtil. Fundação Santo André, 2008.

CERQUEIRA Alberto. Método Analítico Oxiteno 778

Determinação Ponto de Névoa. Oxiteno, 2005.

DALTIN, Décio. Introdução aos Tensoativos.

Oxiteno, 2006.

DALTIN, Décio. Processamento Químico Têxtil.

Oxiteno.

MOSCONI, Patrícia. Método Analítico Oxiteno 1088 -

Determinação do volume de espuma em soluções de

tensoativos sob recirculação. Oxiteno, 2007.



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com soluções provindas do látex para que haja melhor adesão

do material têxtil com o pneu. Esse tratamento é a dipagem

(dipping).

O "dipping" ou dipagem é o processo a que é submetido o

tecido estrutural (tela) onde, através da impregnação de uma

solução à base de látex, consegue-se sua adesão à borracha.

No geral, a dipagem consiste em embebedar o tecido em

uma solução aquosa compondo resinas e látex.

O tecido, após o embebedamento na solução, a um

tratamento térmico, com o seguinte propósito:

a) Eliminar a água da solução e da fibra.

b) Promover a reação entre os componentes da solução,

de forma a aumentar sua reatividade com a borracha,

aumentando assim a adesão.

A figura a seguir mostra as varias fases envolvidas no

processo:

Influência do tempo e da temperatura na dipagem de telas de poliéster para pneus

Resumo

Um pneu deve ter varias funções sendo, as mais

importantes: estabilidade dimensional, baixa resistência

à rodagem, boas propriedades de dirigibilidade, baixo

peso e boa durabilidade. Essas propriedades dependem

dos materiais particulares que formam a estrutura do

pneu, notadamente a borracha e a base de reforço. A

adesão entre esses materiais tem um papel fundamental

nas propriedades finais do pneu. Nesse estudo buscou-se

explorar as variações de tempo e temperatura no

processo de dipagem de telas de Poliéster visando

analisar sua influência na adesão com a borracha.

Através do planejamento de experimentos mostrou-se

que a força de adesão aumenta com o tempo e a

temperatura até um limite a partir do qual começa a cair.

Também foi possível delimitar faixas mais indicadas de

trabalho para os dois fatores visando otimizar a força

de adesão.

Palavras-chave: Pneu. Adesão. Dipagem. Poliéster

1. Introdução

Diversas características dos pneus estão relacionadas

com as carcteristicas das fibra utilizadas na tela de

reforço. A adesão do material têxtil com a borracha tem

influencia direta na integridade do pneu, performance a

longo prazo e transferência de esforço.

Devido ao fato dos materiais têxteis não terem adesão

com a borracha do pneu, deve ser feito um tratamento

Autores:Marina Assumpção Calazans Fernando Barros de Vasconcelos (professor orientador)

Centro Universitário da FEI Revisão Técnica: Rafael Rodrigue Ramos

Figura 1. Diagrama para processamento de pneus

Fonte: Wiley, 2006



O processo também tem como finalidade fazer o

tratamento térmico da fibra, e para alcançar esses dois

propósitos, deve ser baseado nas seguintes variáveis:

a) Tempo (de exposição nos fornos)

b) Temperatura dos fornos

c) Tensão aplicada na fibra.

O tempo e a temperatura de exposição estão

relacionados entre si para alcançar o grau de reticulação

da solução.

Esse trabalho visa identificar o tipo de influência das

variáveis tempo e temperatura no processo de dipagem

em tela de Poliéster e determinar faixas de trabalho para

obter um resultado ótimo de adesão da borracha.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Material

O material têxtil utilizado no trabalho foi uma tela com

urdume de Poliéster e trama de Algodão, conforme

especificações a seguir:

2.2 Equipamentos

No desenvolvimento do trabalho foram utilizados os

seguintes equipamentos:

a) Máquina de dipagem: Máquina de tratamento de

tecidos pneumáticos. Marca: Swatik. Modelo: PLC/AC

b) Estufa: Estufa para secagem/amolecimento da

borracha a ser prensada no material têxtil. Marca:

Callmex. Modelo: Q317M-73

c) Prensa: Aparelho que prensa a borracha moldada na

amostra de tecido dipado. Marca: RUCKS Maschinenbau

GmbH. Modelo: KV 258

d) Dinamômetro: Aparelho para medição da força de

adesão do material têxtil com a borracha. Marca: Instron®.

Modelo: Series 5840.

2.3. Metodologia

Primeiramente, foi estudada uma faixa de variação

possível de tempo e temperatura para o ensaio de modo a

definir os níveis (min e max) dos dois fatores (tempo e

temperatura).

Foi aplicado inicialmente um planejamento fatorial 2²

com pontos centrais e os ensaios definidos segundo esse

planejamento com a ajuda do software Minitab. Pontos

adicionais para um planejamento central composto podem

ser testados caso seja detectada curvatura na relação entre as

variáveis. Durante os ensaios a tensão foi mantida constante

em 5% de alongamento.

Cada amostra de tecido dipado foi prensada com a

borracha pré amolecida a alta temperatura na estufa. A seguir

foi testada a força de adesão que consiste na força necessária

para arrancar o substrato de borracha do tecido no

dinamômetro, segundo a norma ASTM D4776-04 H

“Adhesion of Tire Cords and Other Reinforcing Cords to

Rubber Compounds by H-Test Procedure”.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com a primeira série de ensaios para o planejamento

fatorial com pontos centrais chegou-se aos seguintes

resultados (ordenados):



Título do urdume: 1670x2 dtexDensidade: 1378 fios/dmTrama: Ne 30/1 100% COLargura: 1,45m

2Gramatura cru: 512g/m2Gramatura dipado: 528g/m

TPM (urdume): 320

A análise dos dados no Minitab forneceu um valor

p de 0,001 para a influência do ponto central (análise da

curvatura), o que indica que a relação entre as variáveis

estudadas não é linear. Assim foram acrescentados quatro

ensaios nos pontos axiais conforme o planejamento

central composto a seguir:

Nova análise no Minitab forneceu os resultados

abaixo:

Como resultado podemos verificar que, com 95% de

confiança (valores p < 005), a adesão é função do tempo,

da temperatura, do tempo ao quadrado e da interação entre

tempo e temperatura.

A superfície de resposta mostra como é a relação da

força de adesão com o tempo e a temperatura no processo de

dipagem. Verifica-se que, inicialmente, tanto um aumento da

temperatura quanto do tempo faz aumentar a força de adesão.

Porém, a partir de um limite incrementos nos fatores

estudados (principalmente do tempo) provocam uma

diminuição da mesma que pode ser drástica quando os dois

fatores estão em seus valores máximos.

Podemos notar também uma nítida interação entre tempo

e temperatura: quando o tempo é pequeno qualquer aumento

de temperatura provoca um aumento na adesão. Porém se o

tempo é muito grande o mesmo aumento de temperatura

provoca uma diminuição na adesão e em proporções maiores.

O gráfico de interações abaixo ilustra melhor essa análise:



O gráfico de contorno a seguir mostra os vários níveis

de adesão possíveis de serem obtidos com diversas

combinações de tempo e temperatura. Os melhores

valores (>180 N) são obtidos com tempos intermediários

e menores temperaturas.

No entanto se, por exemplo, uma força de adesão

acima de 175 N é suficiente, é possível estabelecer uma

faixa de trabalho relativamente ampla.

4. CONCLUSÃO

Percebe-se que até certo ponto, aumentando-se o

tempo e a temperatura de dipagem, a adesão aumenta,

mas a partir de certo tempo, o aumento da temperatura em

um dado tempo ou aumento do tempo a uma dada

temperatura, a adesão final diminui, devido ao fato de

maior tempo e temperatura aumentarem a velocidade da

reação dos grupos reativos da solução com o poliéster.

Como os grupos da solução que reagem com a borracha e o

poliéster são os mesmos, não sobram grupos reacionais para

a borracha e a solução reage completamente com o poliéster,

fazendo com que a adesão entre o RFL e a borracha diminua.

Esse conhecimento adquirido acerca do processo permite

evitar que se trabalhe com tempos e temperaturas acima do

necessário para dada adesão, trazendo uma otimização

conjunta de resultado e custo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Resistance of Textile Reinforcing materials in Mechanical

Rubber Goods.

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18/11/2008 14:18h.

http://www.bridgestone.com.br/pneus_interno.aspx?id_

produto=58 acessado em 18/11/2008 15:00h.

http://www.goodyeartires.com/about/diversity/how_buil

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PAGLIARETTA, Carlo The Reinforcing Materials in the

Rubber Industry, Itália, 1999.



superfície externa, são semelhantes aos espelhos. Não

obstante, já que são espelhos imperfeitos, apresentam

reflexões ligeiramente afastadas do ângulo especular. Estes

espelhos tampouco estão alinhados perfeitamente, pelo que o

ângulo de iluminação relativo ao pigmento não é sempre o

mesmo. Como resultado, os materiais que contêm pigmentos

de partículas metálicas refletem uma quantidade destacada

de luz incidente nas direções dos ângulos aespeculares

próximos, conforme sua aparência visual final nas

qualidades de brilhantes (glossy), semibrilhantes (semi-

glossy), ou inclusivamente retroreflectivas (Figura 1).



Desafios na Medição e Caracterização do Goniocromatismo

Resumo

O goniocromatismo, efeito que consiste na alteração

da cor visualizada em função da variação do ângulo de

iluminação e/ou de observação, ocorre quando o

material avaliado contém pigmentos de efeitos especiais

[1, 2], tais como partículas laminadas de alumínio ou

pigmentos multicamadas (de interferência). Nos últimos

100 anos vimos o apogeu comercial alcançado pela

química de corantes e pigmentos. Deste modo, o interesse

pelos pigmentos com efeitos especiais não pára de

crescer já por muitos anos e em setores tão diversos como

plásticos, cosméticos, cerâmicas, tintas gráficas, papel e

embalagens, tintas e revestimentos etc.. No entanto,

ainda falta muito para compreendermos plenamente a

caracterização óptica e visual (colorimétrica) destes

materiais, bem como o controle exato da formulação

destes pigmentos especiais para predizer seus efeitos

ópticos e visuais. Este artigo apresenta uma revisão do

estado da arte (situação atual do desenvolvimento

tecnológico na área) com enfoque nas problemáticas da

medição e da caracterização do goniocromatismo.

1. Introdução

Os pigmentos de partículas metálicas, com formatos

laminados e dispostos de modo controlado em paralelo à

Autores:Esther Perales, Elísabet Chorro, Víctor Navarro eFrancisco Miguel Martínez-Verdú

Grupo Cor e VisãoDepartamento de Óptica

Universidade de Alicante, EspanhaTradução e revisão técnica: Kelson dos Santos Araújo

Universidade do Minho, Portugal

Figura 1. Superior: esquema das reflexões especular e aespecular de um revestimento composto

por partículas metalizadas (Al) e pigmentos convencionais.Inferior: perfis polares de reflectância para

3 tipos de brilho.

Conforme vamos afastando o ângulo de observação do

ângulo especular, a luminosidade ou claridade da amostra

pode mudar significativamente. Quando avaliamos

amostras coloridas que contêm partículas metálicas e

pigmentos convencionais, a característica mais

importante é conhecida como flop (iridescência), definida

como a alteração em termos de luminosidade (claridade)

quando a amostra é observada desde os ângulos

aespeculares próximos até os ângulos aespeculares

distantes. O maior brilho é visto nos ângulos aespeculares

próximos. Uma equação para o índice de flop foi

desenvolvida com base nas medições realizadas para os

ângulos recomendados pela empresa DuPont e

elaborados em termos da luminosidade CIE, L *, L * e 15 45

L *, calculadas a partir das medições da luminosidade 110

CIE nos três ângulos: 15º, 45º e 110º, respectivamente.

Os pigmentos perolizados ou de interferência

caracterizam-se por serem formados por finas lâminas de

mica recobertas por dióxido de titânio, embora existam

muitas outras formas de construção a partir deste esquema

estrutural básico [1, 2]. Quando a luz branca incide sobre

o pigmento, parte dela é refletida e a outra transmitida

através da camada de dióxido até se encontrar com a

lâmina de mica, onde volta a ser refletida. Tal componente

refletido emerge do pigmento paralelamente ao primeiro

raio refletido e em fase com este. Como consequência, a

onda resultante será mais intensa e, além disso, a

tonalidade do pigmento sofrerá alterações. Tais alterações

dependerão da espessura da camada do óxido metálico, da

orientação das lâminas, do índice de refração e do ângulo

de iluminação [3].

O principal motivo para que esta classe de pigmentos de

efeitos ópticos receba também a denominação de pigmentos

de interferência, ou iridescentes, deve-se aos fatores descritos

a seguir. Levando-se em conta a estrutura em camadas que os

pigmentos desta classe apresentam, é possível aplicar a teoria

da interferência óptica em camadas múltiplas com índices de

refração e espessuras diferentes [4, 6]. A diferença de

percurso óptico para um par de raios incidentes sobre a

superfície da partícula é a chave para a geração de ondas

sobrepostas construtivas e destrutivas, favorecendo ou

minimizando seletivamente diferentes formas de reflectância

espectral, ou seja, as cores para o observador humano. Assim,

considerando-se o índice de refração n para a camada de

rutílio, d a espessura da mesma e o ângulo de incidência

sobre a superfície em contato com o ar, a diferença

de fase obtida é:

No caso do comprimento de onda com máxima

reflectância, temos Y:

Consequentemente, ao passo que os pigmentos de

partículas metálicas estão limitados a alterações na

luminosidade percebida, os pigmentos de interferência criam

a sensação de “mudança de cor” (de tonalidade) de um objeto

quando os ângulos de observação e de iluminação mudam.

2. Aparência Visual de Materiais Goniocromáticos

Geralmente, é possível caracterizar a aparência visual de

materiais em qualquer situação que se apresente. Porém, as

aplicações industriais da cor são tão amplas e variadas que,

0,86/90º45º

1,11/25º45º/120º45º

0,8645º

1,11110º15º

2,69·

2,69·

)(L

)L(L

)(L

)L(L=Flop

*

*-*=

*

*-*

22 22 l

ad +-= sennd

K,3,2,1,0com

,12

4 22

=

-+

=

m

sennm

dmáx al



a

d

em algumas situações, é necessário definir conceitos

específicos e fórmulas relacionadas para caracterizar

diferentes problemas (solidez da cor, brancura, brilho,

opacidade, grau de metamerismo etc.). No entanto, em

especial, a caracterização óptica e visual de materiais

goniocromáticos não é nada simples, mas muito pelo

contrário, já que, como mencionado anteriormente,

depende dos ângulos de iluminação e de obser-

vação.

Quando observamos materiais goniocromáticos

visualmente, podemos ver três cores dominantes que se

denominam: aespecular próxima, de face e flop

(iridescente) [7]. É possível observar a cor aespecular

próxima quando vemos uma amostra com um ângulo

muito próximo ao especular. A cor aespecular próxima

depende mais dos flocos (escamas) metálicos ou dos

pigmentos de interferência, mas sempre sofrerá uma

pequena influência da cor convencional. Quando nos

aproximamos do ângulo especular entram em destaque as

propriedades do revestimento da superfície e o brilho de

definição de imagem que exercem influência sobre a cor

especular próxima. A cor de face é observada quando

visualizamos a amostra em um ângulo convencional

difuso ao longo da normal e para um ângulo de iluminação

de 45º e é influenciada em sua maioria pela cor

convencional. A cor flop (iridescente) é observada quando

olhamos para uma amostra na direção oposta à do ângulo

especular e é influenciada pelos pigmentos convencionais

(que causam reflexões difusas) e pelos flocos (escamas)

metálicos ou pigmentos de interferência que também

contribuem para a reflexão difusa. À medida que

aumentamos o ângulo flop relativo ao ângulo especular, a

dispersão devida aos flocos metálicos ou aos pigmentos de

interferência adquire uma influência maior sobre a cor

flop.

Estes materiais refletem a luz seletivamente somente nas

cercanias dos ângulos aespeculares, com um máximo de 30º.

À medida que o ângulo de observação se aproxima dos

ângulos aespeculares mediano e distante, a cor da amostra se

aproxima da cor do substrato e, então, a cor resultante passa a

seguir as leis da mistura subtrativa (por absorção) de corantes

e pigmentos. Além disso, a cor percebida da reflexão do

componente aespecular próximo mudará dependendo do

ângulo de iluminação. Então, na zona de transição da Figura

3, ocorre uma combinação de misturas de cores com base nos

princípios aditivos (interferência) e subtrativos (absorção) de

pigmentos. Consequentemente, para avaliar os pigmentos de

interferência deveremos incluir vários ângulos de

iluminação.

Adicionalmente, a caracterização fica ainda mais

complicada quando são misturados no material/substrato

tanto pigmentos convencionais (sólidos) como pigmentos de

efeitos metálicos ou perolizados. Deste modo, por exemplo,

combinando o mesmo tipo de pigmento sólido em vários

tipos de pigmentos de interferência (Figura 4, esquerda), as

cores resultantes são caracterizadas claramente pela forma

Figura 2. Descrição dos ângulos aespeculares próximos, de face (ao redor da normal)e de flop (distantes)

partindo de uma incidência luminosa a 45º

Figura 3.Esquema da interação das misturas aditiva (interferência) e subtrativa (absorção)nos pigmentos perolizados.



"T" correspondentes às curvas aespeculares e de

interferência, as quais iremos definir mais adiante. Por

outro lado, combinando um pigmento de interferência

com um pigmento metálico (Al) e um pigmento sólido em

proporções diferentes, os resultados cromáticos são ainda

mais variáveis aparentemente seguindo, contudo, alguma

regra indeterminada (Figura 4, direita). De todo modo,

qualquer que seja a combinação entre pigmentos sólidos,

metálicos e/ou perolizados, o usuário/cliente deseja obter

uma reprodução da receita/cor de tal modo que a

aparência cromática seja igual à da cor de referência

(padrão) sob qualquer geometria de medição/visua-

lização, sem necessidade de saber de início qual é o

substrato físico, os pigmentos e suas proporções

utilizados na cor de referência (por exemplo, igualar a

aparência de uma cor perolizada entre materiais

quimicamente diferentes). Isto implica que o surgimento

de metamerismo devido à variação da geometria de

visualização deve ser o mínimo possível (Figura 5).

Nestes casos, trata-se de uma matização multicor que não

pode basear-se exclusivamente na matização da cor

(cálculo da receita) para uma única geometria de medição,

mas sim para várias simultaneamente. Estamos falando,

então, de matizações multimetaméricas [8] ou, na melhor

das hipóteses, de matizações multiespectrais, ambas

representando o desafio atual da Ciência e Tecnologia da

Cor neste campo teórico/aplicado.

3. Problemática na Medição de Amostras Gonio-

cromáticas

Perante a complexidade, brevemente descrita

anteriormente, do comportamento óptico-visual dos

pigmentos metálicos e perolizados, é óbvio que não nos é

suficiente utilizar as técnicas da espectrofotometria

bidirecional ou de esfera integradora. Diante disso, já há

várias décadas que instituições de normalização, como a DIN,

alemã, e a ASTM, norte-americana, têm estabelecido várias

diretrizes neste campo da aparência da cor de materiais

especiais [9]. Deste modo, primeiramente, são descritos os

ângulos aespeculares cis e trans, tidos como representando os

desvios angulares relativos à direção especular no sentido

horário (trans) e anti-horário (cis), conforme ilustrado na

Figura 6.

Figura 4.Misturas de pigmentos deinterferência e sólidos. Superior: resultados de vários pigmentos Xirallic com o

mesmo pigmento sólido.Inferior: resultados do pigmento Violeta Fantasy com pigmento de Al e outro pigmento sólido em

proporções diferentes.

Figura 5. Exemplo no diagrama de cromaticidade CIE-a*b* da matização multimetamérica de uma amostra

goniocromática. A curva aespecular parece estar melhor reproduzida que a curva de interferência.



Figura 6. Direções angulares para medição do goniocromatismo. Ângulo de incidência/iluminação a 45º

(em vermelho), ângulo especular a 135º (em verde) e ângulos aespeculares (em azul):

tipo cis (+15 e +25º relativos ao ângulo especular), tipo trans (-15º relativo ao ângulo especular).

A partir dos ângulos aespeculares são definidas

também a curva de interferência e a curva aespecular na

representação dos resultados colorimétricos da aparência

visual de uma amostra goniocromática em um espaço de

cor. A primeira curva corresponde a um conjunto de

dados colorimétricos associados a pares de ângulos de

iluminação/observação com o ângulo aespecular

constante. A segunda corresponde a um conjunto de

dados colorimétricos associados a pares de ângulos de

iluminação/observação com o mesmo ângulo de

incidência (iluminação). Na Tabela 1, vemos as 5

geometrias de medição, segundo a norma ASTM, e as 4

geometrias de acordo com a norma DIN (europeia). De

qualquer maneira, como é óbvio, é possível definir

muitas geometrias adicionais, mas o desafio está em

implementá-las na prática dentro de um espectro-

fotômetro multiângulos.

Com respeito às geometrias de medição do

goniocromatismo que produzem melhores resultados, já

se constatou que o ideal é usar mais de 5 geometrias e, se

possível, que algumas delas estejam associadas de tal

forma que compartilhem o mesmo ângulo aespecular, ou

seja, que façam parte da chamada "curva de

interferência", em vez da "curva aespecular". Deste

modo, mudando o ângulo de iluminação é possível obter

diversas curvas aespeculares da mesma amostra, todas

válidas, fornecendo novas informações sobre o comp-

ortamento cromático completo do material. Porém, ainda que

os valores absolutos dos ângulos aespeculares envolvidos

possam ser iguais, os ângulos respectivos de iluminação e

observação indicam-nos que pode não haver nenhuma relação

angular entre eles. Ou seja, que as geometrias não podem ser

invertidas. Por exemplo, se o ângulo de iluminação é de 45º e o

ângulo de observação é de 110º, o ângulo aespecular será de

25º. Embora um ângulo de iluminação de 110º e um ângulo de

observação de 45º produzam o mesmo ângulo aespecular, a

observação seria do tipo “trans”, com a qual nenhuma

comparação entre as medições daria resultados visuais

idênticos. Deste modo, entre ângulos aespeculares dos tipos

"cis (+)" e "trans (-)", cria-se um deslocamento (trans cis) em

nível espectral no sentido dos comprimentos de onda maiores

(Figura 7). Em nível colorimétrico, isto levará a avaliações

colorimétricas não simétricas, mesmo se girarmos a amostra

em 180º com relação à normal colocada na abertura de um

Espectrofotômetro multiângulos [10, 11]. A razão principal

desta não reversibilidade cromática, ou anisotropia cromática,

deve-se ao fato de que, em numerosos casos, a camada de

óxido metálico sobre o substrato não é plana, mas sim

apresenta espessura variável, pelo que não é a mesma coisa

iluminar e ver por um lado/plano e pelo outro, nem em termos

ópticos nem visualmente.

Levando-se em conta a relevância comercial que os

pigmentos metálicos e perolizados têm já há décadas, os

espectrofotômetros multiângulos existem há menos de 15

anos e sempre com projetos de construção optomecânicos

adaptados às geometrias de medição recomendadas pelas

normas ASTM e DIN. Evidentemente, devemos atribuir a

causa desta dependência instrumental com recomendações de

normalização à grande importância do controle de qualidade

visual na indústria automobilística, uma das forças motrizes



da indústria dos nossos tempos. Desta forma, na década

de 1990, quando começou-se a normalizar a avaliação do

goniocromatismo, todos os grandes fabricantes de

instrumentos de medição da cor (Datacolor, Konica

Minolta, GretagMacbeth, X-Rite, Byk-Gardner,

Hunterlab etc.) lançaram no mercado espectrofotômetros

multiângulos de bancada e portáteis (Figura 8) para

tentarem obter uma fatia significativa do novo mercado

de aplicações do goniocromatismo. Entre os

instrumentos deste leque inicial, o espectrofotômetro

multiângulos por excelência, quer dizer, o mais utilizado

para muitos setores industriais (altamente recomendado para

o setor automotivo), é o modelo MA-68II da empresa X-Rite.

Este instrumento incorpora as 5 geometrias de medição

recomendadas pelas normas ASTM 2194 e DIN 6175-2.

Como já indicado anteriormente, talvez as 5 geometrias de

medição ASTM e DIN sejam suficientes para a caracterização

de cores metálicas, mas não para cores perolizadas nem,

inclusive, no caso de outras cores com outros efeitos ópticos

(resplande-cência/glitter, cintilação/sparkle etc.). Com uma

iniciativa científico-tecnológica por parte da empresa

Datacolor, esta implementou as sugestões técnicas de vários

Figura 7.Resultados que demonstram a não reversibilidade cromática em uma amostra goniocromática (Colorstream T20-02 Arctic Fire Exterior (T20-02) PSD 5-40 mm Rutílio)medida com um espectrofotômetro multiângulos Datacolor FX10 girando-a ao redor

da normal sobre a abertura do instrumento de 0º a 360º com intervalos de 15º.



especialistas internacionais em avaliação do gonio-

cromatismo para lançar no ano de 2005 um novo modelo

de espectrofotômetro multiângulos (FX10). Neste

instrumento, do conjunto de 10 ângulos de observação e

iluminação, seis deles são especificamente concebidos

para a medição de pigmentos de interferência, enquanto

que cinco podem ser usados para a medição de amostras

de partículas metálicas padrões de acordo com as normas

DIN 6175 e ASTM E2194. Os ângulos de iluminação e

recepção podem cada um variar da esquerda 0º para a

direita 180º.

A empresa X-Rite, em resposta à inovação científico-

tecnológica do modelo FX10 da Datacolor, no outono

passado lançou no mercado o novo espectrofotômetro

multiângulos X-Rite MA98 com algumas novidades,

como a incorporação de um segundo ângulo de

iluminação, o ângulo aespecular "trans" (-15º) e vários

ângulos de observação fora do plano convencional de

iluminação/observação, com o que permite fazer uma

avaliação preliminar em nível tridimensional.

O aparecimento no mercado do espectrofotômetro X-

Rite MA98 pressupõe um passo voltado mais no sentido

da implementação na prática de espectrofotômetros

multiângulos tridimensionais, quer dizer, capazes de

medir a função de distribuição da reflectância bidirecional

espectral (ou sBDRF - spectral bidirectional reflectance

distribution function) de qualquer tipo de material. Assim, já

há cerca de uma década que encontramos trabalhos

científicos sobre a gonioespectrofotometria integral [12],

alguns baseados em projetos optomecânicos mais flexíveis

que o do modelo FX10, como os GK311M da Zeiss e os

GCMS-3B da Avian, além de outros adaptados a partir de

goniofotômetros [13] para medição do brilho, outros que já

usam telespectroradiômetros [14] ou câmeras multies-

pectrais [15]. Esta classe de novos protótipos em

gonioespectrometria integral vem sendo aplicada em enorme

variedade de campos, desde a caracterização da aparência de

obras de arte até a otimização da aparência visual de qualquer

material óptico em realidade virtual para ambientes

arquitetônicos, videojogos e cinema 3D, moda virtual etc..

Historicamente, a primeira comparação entre espec-

trofotômetros na Europa foi feita em 1993. Tal comparação

interinstrumental serviu para determinar o estado da arte

(situação atual do desenvolvimento tecnológico na área) das

medições de reflectância espectral e especificação da cor de

materiais por meio da espectrofotometria. Participaram

quatro laboratórios metrológicos provenientes de diferentes

países da União Europeia. Em cada laboratório, foram

calibrados os mesmos conjuntos de padrões cerâmicos

coloridos. A comparação interinstrumental envolveu a

geometria 0/45 e os componentes especulares incluído e

excluído. O resultado foi que, aproximadamente, metade das

Figura 8.Exemplos de espectrofotômetros multiângulos existentes no mercado durante a última década.

De cima para baixo e da esquerda para a direita: BykMac, X-Rite MA68II,

Konica Minolta CM-512m3, Optronik CarFlash, GretabMacbeth ColorEye640 e GretagMacbeth ColorEye-6.

Figura 9.Espectrofotômetro multiângulos

FX10 (esquerda) e X-Rite MA98 (direita)



medições feitas pelos laboratórios nacionais não estava

de acordo com o limite de perceptibilidade cromática

(0,5 E ). Portanto, estes espectrofotômetros eram ab

inadequados para aplicações industriais. A segunda

comparação interinstrumental em termos europeus come-

çou em 1997 [16]. O objetivo principal neste projeto foi o

de harmonizar as medições de cor entre 8 laboratórios

nacionais (entre eles, o Laboratório de Metrologia Óptica

do CSIC, em Madri) para obter uma concordância de

0,5 E para 95% de cores não fluorescentes e que gerou a ab

publicação de um guia de boas práticas para medições de

cores opacas e translúcidas. Isto foi alcançado pelo

desenvolvimento de um sistema de determinação e cor-

reção de erros sistemáticos e aleatórios. O segundo

objetivo foi o de ampliar a capacidade de medição de

forma a abranger cores fluorescentes usando o método

de monocromador duplo em 3 países europeus, além de

levar a cabo uma intercomparação de materiais fluo-

rescentes para cumprir com os requisitos metrológicos.

De qualquer maneira, daí em diante aparecem na

literatura trabalhos sobre comparações entre espectro-

fotômetros [17-20], mas nenhum ainda com amplitude e

abrangência significativas sobre os espectrofotômetros

multiângulos para a caracterização do goniocro-

matismo.

4. CONCLUSÕES

Um espectrofotômetro multiângulos com capacidade

de proporcionar geometrias de medição associadas a

curvas aespeculares e de interferência é necessário para a

caracterização do goniocromatismo. Somente com este

tipo de instrumento, ou em sua versão tridimensional

usando um conjunto optomecânico e uma câmera

multiespectral, é que se pode obter a função de

distribuição da reflectância bidirecional espectral

(sBDRF) de um material goniocromático, parâmetro que

sintetiza seu comportamento óptico (espectral) em todas as

direções possíveis de visualização. Assim, diante de uma

aplicação industrial qualquer (tintas e revestimentos para o

setor automotivo, realidade virtual etc.) em que seja

importante o conhecimento integral do comportamento

óptico e visual desta classe de materiais, é imprescindível

dispor de um instrumento com as características descritas

anteriormente para realizar tarefas tais como o desen-

volvimento de bases de dados multiespectrais, sistemas de

formulação de cores metálicas e perolizadas etc..

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