Química Têxtil · Comparação de formação de espumas dos principais tensoativos não-iônicos...
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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
96
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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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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.
Para mais informações:
www.giii.com.br
11- 41521300/ 47- 3036360!
6882 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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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
automação, automobilística, calçados, eletroeletrônica,
eletromecânica, eletrotécnica, gestão empresarial,
informática, inovação tecnológica, mecânica, mecânica
industrial, metalmecânica, moda e vestuário, moveleiro,
plásticos, segurança, segurança do trabalho, tecnologia
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
6826 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6828 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
29Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
- 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
6830 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
31Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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.
6832 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6866 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
67Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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)
6868 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
69Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
70 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
71Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6872 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
73Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6874 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
75Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6876 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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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77Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Fibras
17Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6818 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
19Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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)
6820 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
21Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
( ) ( )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)
6822 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
05Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6806 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
07Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6808 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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.
6810 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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.
6812 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
13Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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.
6814 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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;
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
6856 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Preparação
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 -
6858 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Preparação
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
Tecnologia Preparação
59Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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.
6860 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Preparação
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.
6862 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Preparação
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
6864 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Preparação
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
Tecnologia Preparação
XRevista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6850 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Preparação
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.
6852 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Preparação
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
Tecnologia Preparação
53Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6854 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Preparação
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.
Tecnologia Preparação
XRevista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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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
6834 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Processos
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):
6836 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Processos
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:
Tecnologia Processos
37Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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.
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6838 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Processos
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).
Tecnologia Qualidade
39Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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
6840 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Qualidade
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.
6842 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Qualidade
"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.
6844 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Qualidade
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
Tecnologia Qualidade
45Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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.
6846 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Qualidade
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)
Tecnologia Qualidade
47Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
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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6848 Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
Tecnologia Qualidade
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Diretoria divulga a lista dos candidatos ao III Prêmio ABQCT de
Estímulo ao Estudo prof. Josep Valldeperas Morell
A Associação Brasileira de Químicos e Coloristas têxteis agradece às Universidades participantes e aos patrocinadores que tornaram este prêmio possível mais um ano consecutivo. A Diretoria ressalta ainda, que o projeto de estimular os estudantes não se trata apenas de educação, mas sim de proporcionar ao mercado profissionais gabaritados que possam beneficiar o país com grandes pesquisas no ramo.
Aos concorrentes, informamos que a prova será marcada para breve e a data da mesma será divulgada no boletim on-line semanal. Não deixe de participar deste projeto. Caso deseje ser um patrocinador e fazer parte deste time de empresas que apostam na capacitação, escreva para [email protected] e solicite mais informações.
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