Órgão Oficial da Associação Brasileira de Químicos e ... · de água, os custos de tratamentos...

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XXXVIII Dezembro 2014 Nº117 ISSN 0102-8235 Órgão Oficial da Associação Brasileira de Químicos e Coloristas Têxteis www.abqct.com.br Corporate Member Membro Titular

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XXXVIII Dezembro 2014 Nº117ISSN 0102-8235

Órgão Oficial da Associação Brasileirade Químicos e Coloristas Têxteis

www.abqct.com.brCorporate Member Membro Titular

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sumário

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58acabamentoEstudo sobrE os EfEitos do

acabamEnto dE rEsina mElamina-

formol E dE amaciantE dE siliconE

na solidEz à lavagEm, atrito E

calor dos tingimEntos dE malha dE

poliéstEr Em procEsso contínuo.

tinGimentoavaliaÇÃo da EficiÊncia do tingimEnto

dE fibras tÊXtEis utilizando líQuidos

iÔnicos prÓticos com basE catiÔnica

2-hidroXi triEtilamÔnio

meio ambientenÃo tEcido dE poliéstEr

plissado para filtraÇÃo dE

particulados finos

tinGimentolíQuidos iÔnicos prÓticos

aplicados a tingimEnto dE

fibras tÊXtEis

premiaçãoutilizaÇÃo dE β-ciclodEXtrina no

tingimEnto dE là com EXtrato

dE urucum (biXa orEllana)

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Diretoria NacionalPresidente: Evaldo Turchet

Vice-Presidente: Lourival Santos Flor1º Secretário: Ricardo Vital de Abreu

2º Secretário: Reginaldo Rogério Segura1º Tesoureiro: Agostinho de Souza Pacheco

2º Tesoureiro: Adir GrahlDiretor Técnico: Humberto Sabino

Núcleo AmericanaCoordenador: Durval B. F. Costa

Vice-coordenador: João José GloboSecretário: Izaias Ezipati

Tesoureiro: Eduardo JungerSuplente: José Antonio M. Lima

Suplente: Irani Monteiro

Núcleo NordesteCoordenador: Clélia Elioni Ferreira de CarvalhoVice-coordenador: Silvagner Adolpho Veríssimo

Tesoureiro: Francisco Paiva CostaSecretário: Milton Glavina

Suplente: Manuel Augusto Vieira

Núcleo Santa CatarinaCoordenador Geral: João Vergilio Dias

Vice-coordenador: Walter Alvaro da Silva JuniorSecretário: Vitor Alexandre dos Santos

Tesoureiro: Sérgio da Costa VieiraSuplente: André Luiz Klein da SilvaSuplente: Luiz Alexandre Schneider

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

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

Andréia Bortoluzzi da Silva, Diego Luís dos Santos ,Evaldo Turchet, Fernando Oliveira,

Humberto Sabino, Reinaldo Ferreirae Vitor dos Santos

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

ExpedienteQuímica Têxtil é uma publicação da Associação Brasileira de

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

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

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

Produção Gráfica: Raphael Inácio(11) 9 9804.0962

[email protected]

Impressão: Gráfica Referência

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

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editorial

Passado o período turbulento das eleições, precisamos seguir lutando pela re-abilitação da nossa indústria e, principalmente, do setor têxtil que é nosso objetivo principal. Serão necessárias, é claro, atitudes drásticas de saneamento e transforma-ção industrial para tirar o Brasil da estagnação e coloca-lo em um patamar de desta-que mundial.

A Confederação Nacional da Indústria (CNI), durante o Encontro Nacional da Indústria (ENAI), realizado em Brasília, divulgou documento inédito sobre o perfil da indústria nacional. O Mapa da Indústria nos Estados, divulgado em 06/11/2014, mos-tra um estudo sobre a participação dos estados brasileiros na produção total e as contribuições regionais.

Na mesma data, ao fim de dois dias de debates, foi divulgada a “Carta da In-dústria 2014”, que reúne as propostas para alavancar a nossa indústria nos próximos quatro anos. Esta carta, cujo título é “A Indústria Tem Pressa” oferece propostas para solucionar os problemas de competitividade e crescimento no desenvolvimento econômico, social e politico. Diz “O Brasil não pode se contentar em ser coadjuvante no cenário mundial”.

O documento é extenso e pode ser visto na íntegra no site da CNI, cujo endere-ço é www.portaldaindustria.com.br.

Sabemos que nossa batalha será longa e nada fácil. Estamos atrasados, mas não desistimos. Precisamos melhorar nosso poder de competir com outros centros mun-diais, modernizar nosso sistema tributário reduzindo as cargas de impostos, aperfei-çoar as instituições governamentais. Por outro lado, a sociedade precisa se adaptar para enfrentar os desafios.

Acreditamos que a contribuição de todos e o esforço coletivo trarão os resulta-dos que necessitamos para atingir nosso objetivo final. Não podemos esperar as coi-sas acontecerem, e sim manter nossas esperanças e confiança em um futuro melhor.

Já passamos por crises que pareciam intermináveis e, com dedicação e trabalho, superamos os obstáculos e atingimos metas memoráveis.

Não vamos nos deixar abater. É nosso dever redobrar o entusiasmo e partir para a luta e, com nossa criatividade habitual, enfrentar a situação.

Evaldo Turchet Presidente

ESTAMOS ATRASADOS, MAS NÃO DESISTIMOS

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RESUMONo Brasil, o setor têxtil possui uma grande im-

portância, e vem se preocupando cada vez mais com a conservação dos recursos hídricos, pois são gastos em média 100 litros de água para tingir cada quilo de tecido. Por existir essa preocupação com os recursos hídricos, a referente pesquisa objetivou tingir tecidos multifibras (diacetato, algodão, poliamida, poliéster, poliacrílico e lã) utilizando os líquidos iônicos próticos a partir da base catiônica 2-hidroxi trietilamônio 2(HTEA), variando-se a base aniônica A-acetato, Pr-propionato,

AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO TINGIMENTO DE FIBRAS TÊXTEIS UTILIZANDO LÍQUIDOS IÔNICOS PRÓTICOS COM BASE CATIÔNICA 2-hIDROXI TRIETILAMÔNIO

¹ Universidade Estadual de Maringá – UEM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - Av. Colombo, 5.790, Jd. Universitário - Maringá - Paraná - Brasil - CEP 87020-900

² Universidade Federal da Bahia – UFB - Rua Basílio da Gama, 6/8 - Canela - Salvador – Bahia - BA - CEP: 40.110-040

Revisão: Vitor dos Santos

MARIA REnATA MORAES¹, ALESSAnDRA BRAnDAnI BIGGI¹, FABIO REGInA GOMES RIBEIRO¹, GILSOn DOS SAnTOS CROSCATO¹, SILVAnA MATTEDI², CAMILA DA SILVA¹, LúCIO CARDOzO- FILHO¹

B-butanoato e Pe-pentanoato em substituição a água para diminuir os impactos ambientais causados pela indústria de tingimento têxtil. Foram utilizados duas classes de corantes (ácido e disperso). O tingimen-to ocorreu na temperatura de 80 ºC por 60 minutos. Analisou-se o teor de água dos LIPs pelo método Karl Fischer e observou-se uma influência direta nos resul-tados de tingimento com o corante ácido. Os resulta-dos de tingimento foram avaliados pelo método de K/S (coeficiente de absorção da cor e sua uniformidade no tecido) - Lei de Kubelka Munk, obtido após o pro-

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cesso de tingimento. Com base nos resultados expe-rimentais, possibilidade de reutilização (reciclagem) e os resultados de K/S nos tecidos tintos, conclui-se que a substituição da água pelos LIPs no tingimento têxtil possui um potencial muito promissor.

Palavras-chave: tingimento têxtil, líquido iônico próti-co, corantes têxteis, sustentabilidade.

1. INTRODUçÃONos processos convencionais de tingimento usa-

dos nas indústrias têxteis, utilizam-se a fibra, o corante, produtos auxiliares e grandes quantidades de água. Essa quantidade pode ser substancialmente reduzida, mas, mesmo assim, é de se notar que a água é um fator determinante na localização de fábricas de tingimen-to: em locais onde a água possui condições ideais para o tingimento e próximos de rios, para lançar os seus efluentes. A sua qualidade deverá ser bem conhecida e controlada periodicamente, pois, caso contrário, pode-rá causar problemas no tingimento (Salem, 2010).

Cerca de 125 a 150 litros de água são usados para 1 kg de produto têxtil, produzindo grandes quan-tidades de águas residuais (Korbahti et al., 2008; Couto, 2009; Han et al., 2009; Moussavi et al., 2009). A água, em termos de quantidade, é a principal matéria-prima no tingimento têxtil.

À luz da preocupação ambiental, a indústria têxtil tem acelerado os esforços para reduzir ou eliminar o consumo de água em todas as áreas de preparação de fios, tingimento e acabamento (Fisihi et al., 2004).

Devido a real necessidade de eliminar o consumo de água, os custos de tratamentos de afluentes e efluen-tes, destinação dos resíduos químicos sólidos (lodos) provenientes do processo de tingimento têxtil conven-cional e agressão ao meio ambiente, houve a necessida-de da pesquisa referente ao tingimento em meio ao lí-quido iônico prótico (menos poluente) em substituição à água e produtos químicos, a fim de sanar a problemá-tica citada acima. Portanto, o tingimento menos poluen-te difere substancialmente do tingimento convencional. A pesquisa prevê a substituição da água que é utilizada para o tingimento na indústria têxtil por líquidos iônicos próticos, para diminuir impactos ambientais.

Para entender melhor, líquidos iônicos (LIs) são, por definição, como os sais iônicos que têm um ponto

de fusão inferior a 100°C e são formados por íons po-sitivos e negativos. Tipicamente, esses compostos têm excelente estabilidade química e térmica, pressão de vapor desprezível, e muitos deles são descritos como amigos do ambiente (Alvarez et al., 2010a; Alvarez et al., 2010b; Iglesias et al., 2010).

De acordo com Mattedi et al. (2011), líquidos iô-nicos são os sais orgânicos ou mistos (orgânico e inor-gânico), que são líquidos à temperatura ambiente. Heintz (2005) relata que os líquidos iônicos surgiram como possíveis solventes “verdes”, porque eles têm baixa pressão de vapor e são estáveis dentro de uma ampla gama de temperaturas e, portanto, não têm as emissões de gases poluentes. Através da combinação adequada de cátions e ânions, é possível permitir o desenvolvimento de processos mais eficientes e pro-dutos. Consistem geralmente de cátions grandes com-binados com ânions menores.

Líquidos iônicos podem ser divididos em duas ca-tegorias: líquidos iônicos apróticos e líquidos iônicos próticos. São produzidos por meio de transferência de prótons a partir de um ácido de Bronsted para uma base de Bronsted.  Por definição, solventes apróticos não podem doar ligações de hidrogênio e os próticos podem doar a ligação de hidrogênio (H+ dissociável), ou seja, podem doar H+ (prótons). Os líquidos iônicos utilizados nesta pesquisa foram os próticos.

Os corantes utilizados no trabalho foram escolhidos de acordo com sua classificação, que remete à afinidade com as fibras mais consumidas mundialmente que são: poliéster, algodão, poliamida, poliacrílico, lã e diacetato. Consequentemente, consomem maior quantidade de água em comparação às demais fibras têxteis.

Durante a pesquisa será analisado o (K/S) Lei de Kubelka Munk dos tecidos multifibras depois de tintos com o corante ácido e disperso em líquido iônico pró-tico, mantendo a base catiônica: 2 hidroxi trietilamônio variando a base aniônica A-acetato, Pr-propionato, B--butanoato e Pe-pentanoato.

2. METODOLOgIANeste ítem, serão apresentados os equipamentos,

produtos e procedimentos adotados visando a análise de teor de água e do tingimento de tecido multifibras, utilizando o corante ácido e disperso em meio aos lí-quidos iônicos próticos.

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2.1. Materiais e equipamentos Os tingimentos realizados utilizando quatro líqui-

dos iônicos de base trietilamina: 2HTEAA (2-hidroxi trietilamônio acetato), 2HTEAPr (2-hidroxi trietilamônio proprionato), 2HTEAB (2-hidroxi trietilamônio butano-ato) e 2HTEAPe (2-hidroxi trietilamônio pentanoato), utilizaram-se os seguintes produtos e equipamentos: Espectrofotômetro DATACOLOR Modelo 550, equipa-mento de tingimento marca Kimak, modelo AT1-SW, balança analítica marca Marte, modelo AL500; corante ácido (acid orange 67 R.A), corante disperso (disperse blue 56) e tecido Multifibra MFF#42 (Diacetato, Algo-dão, Poliamida “Nylon 6.6”, Poliéster “Dacron 54”, Polia-crilico “Orlon 75” e Lã).

2.2. Teor de ÁguaPara a medição do teor de água, utilizou-se a rea-

ção do iodo em metanol anidro (Mettler Toledo) utili-zado como solvente. As amostras dos LIPs sintetizados ficaram em agitação por 5 minutos com solvente para garantir a extração da umidade, sendo o conteúdo de água determinado em porcentagem com a adição volumetricamente do reagente Karl Fischer. A dosa-gem foi realizada no aparelho Karl Fischer (Analyser KF-1000), disponível no Laboratório de Engenharia

Química III no Departamento de Engenharia Química da Universidade Estadual de Maringá.

Com o auxílio de uma seringa, pesou-se 1g de LI (balança Marte, modelo AM-220); essa amostra foi in-jetada no aparelho de Karl Fischer por um dos orifícios presentes na tampa da cela de titulação. A amostra ficou sob agitação por um tempo de 5 minutos para atingir o grau de homogeneização e a medida de por-centagem mássica de água ser realizada. O equipa-mento possui uma bomba que extrai o reagente Karl--Fischer. De acordo com a quantidade de Karl-Fischer que a bomba absorve, é calculado o teor de umidade da amostra.

2.3.Tingimento com Líquidos Iônicos PróticosOs tingimentos em líquidos iônicos para os teci-

dos multifibras foram realizados a temperatura de 80 ºC, com relação de banho do LIP para o tecido de 1:20, ou seja para cada 1 grama de tecido 20 gramas de LI e com concentrações de corante de 5% de massa do corante sobre a massa de tecido. A temperatura de tra-balho e a rotação do ciclo de giro de 40 RPM foram controladas por painel digital. Na Tabela 2.1 estão des-critas as quantidades de cada produto utilizado no tin-gimento têxtil com o corante ácido.

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Tabela 2.1. Produtos utilizados no tingimento com o corante ácido

Fonte: Elaborado pela autora

Corante ÁcidoLIPs Massa do Tecido (g) Massa do Corante (g) Massa do LIP

2HTEAA 0,676 0,0338 13,522HTEAPr 0,652 0,0326 13,042HTEAB 0,580 0,0290 11,60

2HTEAPe 0,600 0,0300 12,00

Tabela 2.2. Produtos utilizados no tingimento com o corante disperso

Fonte: Elaborado pela autora

Corante DispersoLIPs Massa do Tecido (g) Massa do Corante (g) Massa do LIP

2HTEAA 0,546 0,00819 10,922HTEAPr 0,550 0,00825 11,002HTEAB 0,560 0,00840 11,20

2HTEAPe 0,537 0,00805 10,74

Na Tabela 2.2 estão descritas as quantidades de cada produto utilizado no tingimento têxtil com o corante disperso.

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Após a pesagem de cada uma das massas de teci-dos, os mesmos foram colocados nas canecas de tingi-mento e fechados hermeticamente, onde estavam os volumes de cada LIP e a massa de corante calculada, conforme quantidades indicadas nas Tabelas 2.1 e 2.2. Após todas as canecas serem colocadas na máquina de tingimento AT1-SW, ligou-se a máquina para iniciar o aquecimento, fazendo a elevação da temperatura inicial de 20 ºC para 80 ºC. Depois de atingir a temperatura de 80 ºC, o tingimento permaneceu por 60 minutos.

Encerrado o tingimento, retirou-se cada amostra de tecido das canecas, lavou-se com água, deixou-se secar em temperatura ambiente e efetuaram-se as me-dições no espectrofotômetro.

3. RESULTADOS E DISCUSSõES

Conforme ilustrado na Figura 3.1, é foi possível vi-sualizar que foi possível realizar o tingimento apenas com o líquido iônico prótico (LIP) em substituição à água. Não houve adição de produtos auxiliares utiliza-dos no tingimento convencional (com água).

Para análise dos resultados foram medidas as re-fletâncias e calculado o K/S (intensidade colorística) a partir da equação de Kubelka-Munk, na região visível de 400 a 700 nm (comprimento de onda).

Houve degradação da fibra de lã, como é possível visualizar na Figura 3.1. Dessa forma não foi possível re-alizar a análise de K/S nessa fibra, pois, essa fibra não resistiu ao tingimento. É necessária uma maior investi-gação do meio reacional para explicar esse fenômeno.

No tingimento com o corante ácido em meio aos LIPs: 2HTEAPr e 2HTEAB nas fibra de algodão e poliacrí-lico ocorreu um processo de manchamento, ou seja, não houve homogeneização da cor no tecido (defeito no tingimento), conforme a Figura 3.1. Esse fenôme-no também ocorreu com a fibra de poliacrílico com o LIP 2HTEAPe. É necessária uma maior investigação do meio reacional para explicar esse fenômeno.

Serão discutidos apenas os resultados deste estu-do, pois não há dados na literatura aberta até o mo-mento sobre tingimento utilizando os LIPs (2HTEAA, 2HTEAPr, 2HTEAB e 2HTEAPe) no tingimento com os corantes ácido e disperso.

Figura 3.1. Ilustração do resultado do tingimento utilizando líquidos iônicos próticos com corante ácido e disperso no tecido multifibras: (1) Diacetato; (2) Algodão; (3) Poliamida 6.6; (4) Poliéster; (5) Poliacrílico; (6) Lã. Com o LIP: (a) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); (b) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); (c) 2 hidroxi trietilamônio butanoato (2HTEAB) ;(d) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato (2HTEAPe).

(a)

(1) (1)

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(a)(b) (b)(c) (c)(d) (d)

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3.1. Resultados obtidos com o tingimento do tecido multifibras com o corante ácido

Nas Figuras: 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 e 3.6 ilustram-se os resultados de K/S (intensidade colorística) do corante ácido no tecido multifibras.

Figura 3.2. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante ácido em relação a fibra de Diacetato. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio bu-tanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe.

Figura 3.3. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante ácido em relação a fibra de Algodão. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio bu-tanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe

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QUÍMICA TÊXTIL

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tinGimento

No ponto de 440 nm (comprimento de onda máximo), o valor máximo de K/S do corante ácido em meio ao LIP 2HTEAPr na fibra de diaceto foi de 2,38 e o valor máximo de K/S do corante ácido em meio ao LIP 2HTEAPr na fibra de algodão foi de 1,35, conforme Figura 3.2 e 3.3, respectivamente.

Figura 3.4. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante ácido em relação à fibra de Poliamida. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio buta-noato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe.

Figura 3.5. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante ácido em relação à fibra de Poliéster. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio bu-tanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe.

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QUÍMICA TÊXTIL

14 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

No ponto de 440 nm (comprimento de onda má-ximo) o valor máximo de K/S do corante ácido em meio ao LIP 2HTEAPr na fibra de poliacrílico foi de 1,32, conforme a Figura 3.6.

O tingimento da fibra de diacetato apresentou K/S superior quando comparada com as demais fibras. É pos-sível observar esse comportamento nas Figuras 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 e 3.6. Os Resultados condizem com os processos convencionais aplicados a esta classe de corante (Salem, 2010; Alcântara e Daltin, 1995; Araújo e Castro, 1984).

As fibras de diacetato, algodão, poliéster e poliacrí-lico obtiveram melhor resultado de K/S no tingimento

com o LIP 2HTEAPr, porém, o resultado de tingimento nas fibras de algodão e poliacrílico foi de má qualidade com o LIP 2HTEAPr utilizando o corante ácido (houve manchamento) . A fibra de poliamida obteve o melhor resultado de K/S quando submetido ao tingimento com o LIP 2HTEAA.

Foi possível observar que os LIPs que possuem menor cadeia aniônica (2HTEAA e 2HTEAPr) obtiveram melhor resultado de tingimento nas fibras de diaceta-to, poliamida e poliéster com o corante ácido. É possí-vel associar esse resultado com o teor de água dos LIPs analisados conforme Tabela 3.1.

No ponto 440 nm (comprimento de onda máximo), o valor máximo de K/S do corante ácido em meio ao LIP 2HTEAA na fibra de poliamida foi de 1,67 e o valor máximo de K/S do corante ácido em meio ao LIP 2HTEAPr na fibra de poliéster foi de 1,00, conforme Figura 3.4 e 3.5, respectivamente

Figura 3.6. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante ácido em relação à fibra de Poliacrílico. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio bu-tanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe.

Tabela 3.1. Medidas de frações mássicas de água nos LIPs.

Fonte: Elaborado pela autora

2HTEAA 2HTEAPr 2HTEAB 2HTEAPeTeor de Água (%) 2,10 2,20 0,75 0,31

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tinGimento

Figura 3.7. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante disperso em relação à fibra de Diacetato. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio bu-tanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe.

Os LIPs com menor cadeia aniônica (2HTEAA e 2HTEAPr) possuem maior teor de água. Esse fato pode estar relacionado com o melhor resultado de tingimento desses LIPs com o corante ácido. 3.2. Resultados obtidos com o tingimento do tecido multifibras com o corante disperso.

Nas Figuras 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 e 3.11 é possível observar os resultados de K/S (intensidade colorística) do corante disperso no tecido multifibras.

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tinGimento

Figura 3.8. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante disperso em relação à fibra de Algodão. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio bu-tanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe.

No ponto de 640 nm (comprimento de onda máximo) o valor máximo de K/S do corante disperso em meio ao LIP 2HTEAB na fibra de diaceto foi de 1,39 e o valor máximo de K/S do corante disperso em meio aos LIPs 2HTE-AA e 2HTEAB na fibra de algodão foi de 0,65, conforme Figura 3.7 e 3.8, respectivamente.

Figura 3.9. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante disperso em relação à fibra de Poliamida. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio bu-tanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe

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1,6

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K/S

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K/S

Figura 3.10. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante disperso em relação à fibra de Poliéster. ( ) 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio Propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio bu-tanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe

No ponto de 640 nm (comprimento de onda máximo) o valor máximo de K/S do corante disperso em meio ao LIP 2HTEAB na fibra de poliamida foi de 1,73 e o valor máximo de K/S do corante disperso em meio ao LIP 2HTEAB na fibra de poliéster foi de 1,12, conforme Figura 3.9 e 3.10, respectivamente.

Figura 3.11. Ilustração gráfica do resultado de K/S do corante disperso em relação à fibra de Poliacrílico. ( ) 2 hi-droxi trietilamônio acetato (2HTEAA); ( ) 2 hidroxi trietilamônio propionato (2HTEAPr); ( ) 2 hidroxi trietilamônio butanoato (2HTEAB); ( ) 2 hidroxi trietilamônio pentanoato 2HTEAPe.

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No ponto de 640 nm (comprimento de onda má-ximo) o valor máximo de K/S do corante disperso em meio ao LIP 2HTEAA na fibra de poliacrílico foi de 0,54, conforme Figura 3.11.O tingimento da fibra de poliami-da apresentou K/S superior quando comparada com as demais fibras. É possível observar esse comporta-mento nas figuras 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 e 3.11.

As fibras de diacetato, poliéster e poliamida ob-tiveram melhor resultado de K/S no tingimento com o LIP 2HTEAB. A fibra de poliacrílico obteve o melhor resultado de K/S quando submetido ao tingimento com o LIP 2HTEAA. A fibra de algodão obteve o melhor resultado de K/S com os LIPs 2HTEAA e 2HTEAB, pois ambos LIPs proporcionaram o mesmo resultado.

Os resultados de K/S das figuras 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 e 3.11. obtiveram influência direta da característica do corante disperso. A temperatura de tingimento do co-rante disperso é de 130 ºC (Salem, 2010; Alcântara e Daltin 1995; Araújo e Castro, 1984). O tingimento rea- lizado nesse trabalho foi na temperatura de 80 ºC. É possível observar nas figuras 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 e 3.11, que o líquido iônico prótico 2HTEAPe em relação aos demais LIPs obteve pior resultado de tingimento com os corantes e as fibras analisadas. Esse resultado pode estar relacionado com o tamanho da cadeia aniônica e com o menor resultado de teor de água da tabela 2.1.

Ao compararmos o comportamento dos dois co-rantes utilizados no tingimento do tecido multifibras, é possível verificar que o melhor resultado de tingimen-to foi obtido com o líquido iônico prótico 2HTEAPr, uti-lizando o corante ácido na fibra de diacetato.

4. CONCLUSÃOEsta conclusão será baseada nos resultados do

tingimento de tecidos multifibras em meio aos LIPs: 2 hidroxi trietilamônio acetato (2HTEAA), 2 hidroxi trieti-lamônio propianato (2HTEAPr), 2 hidroxi trietilamônio butanoato (2HTEAB) e 2 hidroxi trietilamônio pentano-ato (2HTEAPe) utilizando os corantes ácido (Acid Oran-ge 670 - Erionyl Amarelo AR e disperso (Disperse Blue 56), analisados na temperatura de 80 ºC.

Com base no principal objetivo desse estudo que é a substituição da água por líquidos iônicos próticos no tingimento têxtil para minimizar impactos ambien-tais, conclui-se que:

1. As medidas experimentais de refletância e absor-bância realizadas no espectrofotômetro demons-traram que a intensidade da cor depende do tipo de líquido iônico prótico (LIP) empregado no tin-gimento e varia de acordo com cada fibra. Os LIPs com menor cadeia aniônica (2HTEAA e 2HTEAPr) possuem maior teor de água e esse fato pode estar relacionado com o melhor resultado de tingimento desses LIPs com o corante ácido. Os resultados com o corante disperso obteve influência direta da ca-racterística do corante, ou seja, é necessário realizar o tingimento com o corante disperso na tempera-tura de 130 ºC, para verificar se ocorre um melhor resultado de tingimento. Esse estudo foi realizado na temperatura de 80 ºC para ambos os corantes.

2. A partir dos dados visuais e do K/S (intensidade colorística) obtidos nesse trabalho, é possível pro-por um processo alternativo para o tingimento de tecidos utilizando os LIPs estudados nesta pesqui-sa com os corantes ácido e disperso. Ao propor tingimento alternativo é possível reduzir o impac-to ambiental de indústrias têxteis no que se refere à quantidade de água utilizada durante a fase de tingimento e a quantidade de efluente produzida durante o processo. A possibilidade da reutilização do LIP empregado no tingimento diminui custos de síntese e de impacto ambiental.

3. Os estudos mostraram a possibilidade de tingi-mento de materiais têxteis com líquido iônico pró-tico. Muitas análises ainda devem ser consideradas até sua efetiva utilização. Futuros trabalhos pode-rão demonstrar outras análises e logo teremos os líquidos iônicos próticos aplicados em processos têxteis, intensificando os procedimentos susten-táveis necessários para o nosso desenvolvimento industrial.

4. Aliado a uma visão com relação à escassez dos re-cursos naturais, alto consumo de água, ao custo do tratamento de efluente, a conscientização por parte de empresas e pessoas que querem produ-zir e usar artigos que possuam em seu processo de fabricação uma tecnologia limpa leva-se em consideração esta pesquisa por se tratar de um processo inovador que não utiliza água no pro-cesso de tingimento.

tinGimento

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QUÍMICA TÊXTIL

ESTUDO SOBRE OS EFEITOS DO ACABAMENTO DE RESINA MELAMINA-FORMOL E DE AMACIANTE DE SILICONE NA SOLIDEZ à LAVAGEM, ATRITO E CALOR DOS TINGIMENTOS DE MALhA DE POLIéSTER EM PROCESSO CONTÍNUO.

¹ Coordenadora do Curso de Engenharia têxtil da FEI² Engenheirando em Engenharia Têxtil da FEI³ Prof de Fibras e Beneficiamento da FEI4 Eng. Têxtil da Empresa Ouro Verde LtdaRevisão: Humberto Sabino

AuTORES: PROFA DRA CAMILLA BORELLI¹, PAuLO DE MATTIA ALFIERI², MSC PAuLO ALFIERI³ E VITOR BRIzIDO4

RESUMODentre as qualidades exigidas no mercado de um

artigo têxtil, estão as chamadas propriedades de solidez, que se referem à resistência de um artigo à lavagem, ao atrito, ao suor, enfim as ações físico-químicas pelas quais passa um artigo durante sua vida útil em uso. O poliéster é já de há bom tempo é a matéria-prima têxtil mais im-portante no Brasil e no mundo sendo empregado numa enorme variedade de artigos como esportivos, têxteis técnicos em especial automotivos, vestuário casual, de moda feminina etc. Paralelamente, a indústria têxtil é

pressionada para oferecer processos sempre mais bara-tos e rápidos para enfrentar a concorrência internacional e os desafios impostos pela moda. O processo de tingi-mento em continuo é uma excelente opção para o ba-rateamento do processo, mas enfrenta, frequentemen-te, dificuldades para atender aos requisitos de solidez de um mercado cada vez mais exigente. O presente traba-lho teve por objetivo verificar se acabamentos de resina melamina-formol oferecem possibilidades de melhoria da solidez à lavagem, ao atrito e ao calor para cores es-curas obtidas com esta modalidade de tingimento so-

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acabamento

bre malhas de poliéster, como é dito que ocorre quando estas malhas são tintas em processos descontínuos. As aplicações desta resina foram feitas dentro dos critérios industriais e as medidas de solidez realizadas segundo as normas americanas AATCC. Os resultados mostraram que se de um lado a solidez ao calor praticamente não se altera, de outro os índices de solidez à lavagem e ao atrito pioram para cores obtidas pelo processo contí-nuo, colocando o fato de que a resina melamínica não permite viabilizar o processo continuo para aplicações têxteis mais exigentes em qualidade.

INTRODUçÃODentre as qualidades exigidas no mercado de um

artigo têxtil, estão as chamadas propriedades de soli-dez, que se referem à resistência de um artigo à lava-gem, ao atrito, ao suor, enfim as ações físico-químicas pelas quais passa um artigo durante sua vida útil em uso. O poliéster é já de há bom tempo é a matéria-pri-ma têxtil mais importante no Brasil e no mundo sendo empregado numa enorme variedade de artigos como esportivos, têxteis técnicos em especial automotivos, vestuário casual e de moda feminina etc. Paralelamen-te, a indústria têxtil é pressionada para oferecer pro-cessos sempre mais baratos e rápidos para enfrentar a concorrência internacional e os desafios impostos pela moda. O processo de tingimento em continuo é uma opção para o barateamento do processo tintorial, mas enfrenta, frequentemente, dificuldades para aten-der aos requisitos de solidez de um mercado cada vez mais exigente. Ao mesmo tempo nos processos des-contínuos o uso de resinas melamínicas para melhorar a solidez das cores é uma prática utilizada. O presente projeto teve por objetivo verificar se acabamentos à base de resinas melamínicas para os quais se creditam melhorias de índices de solidez à lavagem, ao atrito e

ao calor nos tingimentos em descontinuo, também podem oferecer melhorias de solidezes em malhas tin-tas por processo contínuo em cores escuras.

REVISÃO BIBLIOgRÁFICAPara compreender as relações envolvidas entre o

tingimento de tecidos e malhas de poliéster com os ní-veis de solidezes possíveis de alcançar com esta tecno-logia, especialmente em cores escuras, e ainda com os efeitos resultantes dos acabamentos realizados após o tingimento sobre as solidezes é necessário discorrer, mesmo que brevemente sobre os corantes dispersos usados no tingimento, o mecanismo envolvido na fixa-ção destes. Em seguida, é preciso evidenciar os efeitos das resinas e dos amaciantes sobre os tingimentos.

O poliéster é a fibra mais importante no mundo e no Brasil, especialmente na forma de fios de filamentos texturados. Hoje, cerca de 60% do que é produzido no mundo é de poliéster.

O poliéster é um polímero sintético obtido a partir de substâncias extraídas do petróleo. As matérias-pri-mas são o ácido tereftálico e o etileno glicol. A síntese do polímero ocorre por poli condensação em duas fases (condensação do ácido tereftálico com o etileno glicol) e a policondensação (condensação do tereftala-to de etileno glicol). Da reação se obtém um heteropo-límero de grau de polimerização médio de 80.

A estrutura molecular das fibras e filamentos de poliéster (Poli tereftalato de etileno glicol – PET – Poli Etilene Tereftalate) é, em decorrência destas caracte-rísticas moleculares, do tipo “Micelar” (Lewin, 1998) e o teor cristalino é de aproximadamente 50%. Na figura 1 está a representação da estrutura molecular do poliés-ter. Na mesma figura estão ilustradas as ligações inter-moleculares, sendo interações entre anéis benzênicos e as pontes de hidrogênio.

Figura 1. Estrutura molecular do poliéster e ligações intermoleculares

Fonte: Alfieri, P., Apostila Tecnologia Fibras Têxteis II, 2008, p 121.

Estruturacristalinamicelar

Ligações intermoleculares nos Poliésteres

Regiõesamorfas

Regiõescristalinas

Pontes de hidrogênio

CI Disperse Red 92

I.R.pre-dry lavagemhot �ue secagem

pad

CI Disperse Red 229

Pad - dry - (Thermo�x) - lavagem

Interações de benzênos

CH C

C C

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O

OO

O

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O

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O O O

22

222

2

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Estruturacristalinamicelar

Ligações intermoleculares nos Poliésteres

Regiõesamorfas

Regiõescristalinas

Pontes de hidrogênio

CI Disperse Red 92

I.R.pre-dry lavagemhot �ue secagem

pad

CI Disperse Red 229

Pad - dry - (Thermo�x) - lavagem

Interações de benzênos

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Estruturacristalinamicelar

Ligações intermoleculares nos Poliésteres

Regiõesamorfas

Regiõescristalinas

Pontes de hidrogênio

CI Disperse Red 92

I.R.pre-dry lavagemhot �ue secagem

pad

CI Disperse Red 229

Pad - dry - (Thermo�x) - lavagem

Interações de benzênos

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C C

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O poliéster é um material termoplástico, ou seja, funde quando submetido ao calor e a fiação é por fu-são. O processo consiste em fundir os grânulos de po-límero (chips) em atmosfera inerte de gás nitrogênio (para evitar reações de oxidação) e passar o polímero fundido por extrusora, bomba de título e pelo “PACK” (conjunto porta fieira constituído por telas e areia de quartzo puro para filtração do polímero e fieira), for-mando filamentos contínuos que são resfriados em células de fiação por ar condicionado (Deopura, 2008).

As velocidades de fiação são da ordem de 4000 m/min para produzir o fio POY (Partially Oriented Yarn) e este fio é ensimado com óleos lubrificantes e antiestá-ticos. (Fourné, 1998). O fio POY é usando em texturiza-ção por Falsa Torção para produzir os fios mais impor-tantes do mercado e aqueles que compõem muitas das aplicações em malhas e tecidos planos.

O sistema de texturação FTF - Falsa Torção Fixada (Hearle, 2001) se dá por agregado de fricção. O sis-tema opera por transformação termomecânica, dan-do aos filamentos textura. Esta textura dá a estes fios diversas características, como maciez, alongamento, elasticidade, transporte de umidade, isolação térmica etc (Atkinson, 2012).

Os corantes dispersos são substâncias coloridas de solubilidade muito baixa (da ordem de mg/l) visto não

possuírem grupos que dissociam. Sua capacidade de tingir as fibras de poliéster está justamente neste fato desta pequeníssima solubilidade e também do fato de que o poliéster não contem em sua constituição quí-mica grupos fortemente polares e que dissociam. Es-tes corantes têm estrutura aromática e grupos polares, como NH, CONH etc, e não há grupos dissociáveis.

Os corantes dispersos apresentam uma peculiari-dade, que é de sublimarem, ou seja, passam por ação do calor da fase sólida diretamente para a fase gasosa (Nunn, 1979).

Esta peculiaridade é a razão pela qual é possível transferir os corantes dispersos depositados na super-fície de um tecido ou malha de poliéster por impreg-nação em foulard em processo continuo, chamado de “Thermosol”, pela aplicação de calor seco (ar quente) a temperaturas entre 190 e 220°C.

Os corantes dispersos são classificados pela ener-gia necessária para sublimar e que está relacionada ao peso molecular, a polaridade e a forma da molécula (Hauser, 2011). Os corantes de elevada energia têm pe-sos moleculares da ordem de 500 ou acima e muitos têm formas volumosas (Hauser, 2011). Exigem condi-ções mais enérgicas para o tingimento, mas dão cores mais sólidas. Na figura 2 estão exemplos destes coran-tes de elevada energia.

Figura 2. Exemplos de corantes dispersos de elevada energia.

Fonte: Hauser, 2011, p 203.

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Ligações intermoleculares nos Poliésteres

Regiõesamorfas

Regiõescristalinas

Pontes de hidrogênio

CI Disperse Red 92

I.R.pre-dry lavagemhot �ue secagem

pad

CI Disperse Red 229

Pad - dry - (Thermo�x) - lavagem

Interações de benzênos

CH C

C C

C

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O

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acabamento

O tingimento contínuo do poliéster - ThermosolO sistema de tingimento usado para este fim é o “Thermosol” ou como também chamado no Brasil de “Pad

Termofix”, que significa: impregnação e fixação por calor. Na figura 4 está representado o sistema de tingimento contínuo Thermosol.

Figura 4. Sistema contínuo de tingimento Pad Dry Thermofix

Fonte: Apresentação - Dystar – Continuous Dyeing Processes – Hyde, 2002, Slide 7

A base deste processo (Hawkyard, 2004) consiste em impregnar o tecido ou malha de poliéster em foulard com dispersões de corantes dispersos, espremer os mesmos e fixar os corantes numa câmara de ar quente, onde por sublimação os corantes migram da superfície onde estão no tecido ou malha para o interior dos filamentos.

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QUÍMICA TÊXTIL

24 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

Neste tingimento, a câmara de secagem e fixação, chamada de Hot Flue (Fluxo Quente) pode ser substi-tuída por uma rama, que trabalha geralmente com o tecido ou malha na horizontal.

Na sequência operacional da figura se visualizam as seguintes operações:1. Impregnação de corantes dispersos e químicos

auxiliares2. Pré-secagem por infravermelho3. Fixação na Hot Flue4. Lavagem para remoção dos químicos e residuais

de corantes dispersos5. Secagem do tecido ou malha6. Acondicionamento em rolos

Os corantes são impregnados em foulard na forma dispersa com agentes dispersantes e outros auxiliares. Segue uma pré-secagem para reduzir a um mínimo a quantidade de água no tecido ou malha e então a termo-fixação em temperaturas entre 200 e 220°C faz com que os corantes sublimem e migrem para o interior dos fila-mentos na forma monomolecular atraídos pelos grupos polares do poliéster (Hauser, 2011). Pontes de hidrogênio se estabelecem entre corante e filamentos de poliéster.

Após o tingimento continuo é necessário remover os produtos auxiliares utilizados no receituário, além dos residuais de corantes que permanecem ao final do tingimento na superfície do tecido ou malha. Estes re-siduais de corantes têm duas consequências se perma-necem no tecido ou malha (Hawkyard, 2004), sendo:• Alteram a cor fazendo com que a nuance correta

não seja alcançada e• Reduzem as solidezes ao atrito e ao calor (também

chamada de solidez a sublimação) das cores.

Os amaciantes utilizados para melhorar o toque das malhas de poliéster, (Shore, 2002) melhoram a lisura e a fluidez da malha (maleabilidade) por efeito lubrificante, mas podem afetar negativamente a solidez dos tingi-mentos e é necessário sempre testar neste particular, es-pecialmente no caso dos amaciantes a base de silicone.

Amaciantes de silicone (chamados de poliorgano-siloxanos) são usados nos tecidos e malhas com suces-so por darem toque muito liso. São emulsões, micro emulsões e até nano emulsões (Heywood, 2003), apli-cáveis em artigos de poliéster, especialmente os fila-mentos contínuos.

Estes silicones aplicados ao poliéster formam uma película que reveste os filamentos e lhes confere grande lisura o que se reflete na lisura e na maleabilidade do ar-tigo de malha ou tecido. Ocorre que, como os silicones para formar emulsões necessitam de emulsionantes não iônicos para formação da emulsão aplicável sobre as fi-bras de poliéster e este têm afinidade pelos corantes dis-persos, o resultado é que durante a aplicação e secagem (140 - 160°C) uma parte de corantes migra do interior dos filamentos para a superfície afetando a solidez à lavagem, ao atrito e ao calor (Heywood, 2003), especialmente nas cores escuras como as cores vermelhas as pretas.

Estas resinas de melamina-formol produzem sobre as fibras e filamentos dos tecidos e malhas retículos mo-leculares que envolvem os filamentos produzindo presu-mivelmente um efeito de bloqueio à saída dos corantes dispersos. Os efeitos da formação da película (Heywood, 2003), entretanto alteram o toque que se torna um pouco mais rígido e áspero. No trabalho a resina melamina-for-mol será tratada simplesmente como resina melamínica.

METODOLOgIAOs tingimentos em continuo pelo processo Pad

Thermosol (Impregnação – pré-secagem – termofixa-ção) foram realizados em foulard e rama, marcas Mathis.

Os testes de solidez à lavagem foram realizados no aparelho Wash-tester, marca Mathis e a solidez ao atrito no aparelho crockmeter. Os testes de solidez ao calor (à sublimação) foram feitos usando ferro de passar cali-brado com papel térmico a 180°C por 2 minutos, usan-do a própria malha de poliéster como padrão branco e a avaliação foi feita também com as escalas de cinzas. Este teste procurou seguir a norma citada que indica o aparelho Thermotex. A alternativa usada considerou a temperatura, o tempo e aproximadamente a pressão pela área exposta sobre o corpo de prova, sendo desta maneira aceitável em termos comparativos.

As normas usadas foram as AATCC que prescre-vem as escalas de cinzas para avaliação.

Os corantes dispersos utilizados foram de alta energia (molécula grande):• CI Disperse Red 92 (modificado)• CI Disperse Blue 79• Preto sem CI, por ser mistura física de corantes

OBS CI significa Color Index, que é um compendio que classifica os corantes e pigmentos produzidos no mundo. Esta classificação

é numérica por cor e por ordem de data da invenção.

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acabamento

Característica Característica Unidade Valor

1 Gramatura (b) (g/m2) 115

2 Carreiras/cm (c) (nº/cm) 14,5

3 Colunas/cm (c) (nº/cm) 15,5

4 Largura (malha fechada) (d) (cm) 175

5 Ligamento (e) - Interloque

6 Teor de ensimagem (f) (%) em peso da malha 1,82

Tabela 1. Características da malha

(a) ABNT NBR ISO 139:2008 – Têxteis – Atmosfera – padrão para condicionamento e ensaio.(b) ABNT NBR 10591:2008 – Materiais têxteis – Determinação da gramatura de superfícies têxteis.(c) ABNT NBR 10588: 2008 – Determinação da densidade de fios.(d) ABNT NBR 10589:2006 – Determinação da largura de nãotecidos e tecidos planos.(e) ABNT NBR 13462:1995 – Tecido de malha por trama – Estruturas fundamentais.(f ) AATCC – Test Method – 97-1999 - Extractable Content of Greige and/or Prepared Textiles.

As características da malha usada estão na tabela 1 e foram determinadas usando as normas NBR (Normas Bra-sileiras), condicionando as amostras nas condições standard de laboratório que são 21±1°C e 65±2% de umidade relativa do ar segundo as NBR (a).

RESULTADOS E DISCUSSÃO DOS RESULTADOSA preparação ao tingimento – Purga. Esta preparação não foi feita e apenas se incluiu no receituário de tingi-

mento em contínuo um agente emulsionante dos óleos de ensimagem.Os tingimentos foram realizados em contínuo nas cores preta, marinho e vermelho intenso, sobre a malha

de PES, em triplicata, utilizando os corantes de alta energia supracitados. Os receituários e as condições estão nas tabelas 2 e 3.

Tabela 2. Receituários de tingimento em descontinuo.

TEOR FUNÇÃO AÇÃO3,0 g/l Emulgador Umectação da malha e emulsificação de óleos.

3,0 g/l Dispersante Dispersão uniforme dos corantes.

2,0 g/l Sequestrante Eliminação de metais.

100 g/l Regulador de viscosidade Agente antimigrante

50 g/l CI Disperse* Corante

Tabela 3. Condições de tingimento descontínuo, fixação e secagem.

* No caso da cor preta foi usada 80 g/l

CONDIÇÃO UNIDADE VALORTemperatura de fixação (°C) 210/220*

Tempo de fixação (min.) 2

Temperatura de secagem (°C) 140

Tempo de secagem (min.) 2* 210°C para a cor AZUL e 220°C para as cores VERMELHA e PRETA.

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acabamento

Limpeza redutiva e enxágues em contínuo.Uma simulação dos processos de limpeza redutiva, de enxágues e de neutralização em contínuo foi feita usan-

do frascos com os diversos banhos em temperaturas e tempos fixos como indicados na tabela 4.

Tabela 4. Condições de operação da limpeza redutiva em contínuo.

BANHO TEMPERATURA (°C) TEMPO (min)

Limpeza redutiva 80 2

Enxágue 80 2

Enxágue 80 2

Enxágue 80 2

Neutralização 60 2

Enxágue 40 2

Secagem 140 2

O receituário do banho de limpeza redutiva está na tabela 5.

Tabela 5. Receituário da limpeza redutiva em contínuo.

RECEITUÁRIO TEOR FUNÇÃO AÇÃO

Hidrossulfito de sódio* 5 g/l Redutor Destruição de residuais de corantes por redução.

Soda cáustica 50°Bé 4 g/l Álcali Efeito hidrolítico nos residuais de corantes.

Setamol LCA 2 g/l Dispersante Dispersão de residuais de corante.* Ditionito de sódio

Procedimento de aplicação da resinaSobre as amostras de malhas tintas em contínuo foram realizadas no Foulard de impregnação e espremagem

e na Rama de fixação, aplicações da resina de melamina com silicone como amaciante. Na tabela 6 estão as receitas de aplicação e na tabela 7 as condições operacionais.

Tabela 6. Receitas de aplicação das resinas nas malhas tintas.

PRODUTO QUANTIDADE FUNÇÃO AÇÃO

Melamina-formol 20 g/l Resina Formação de filme

Silicone 30 g/l Amaciante Redução da rigidez da malha (toque)

Tabela 7. Condições de aplicação de resinas nas malhas tintas.

CONDIÇÃO UNIDADE VALORPick-up da malha (%) 100

Pressão entre cilindros (bar) 4Temperatura de fixação (melamina e silicone) (°C) 170

Tempo de fixação (melamina e silicone) (min) 2Temperatura de fixação (poliuretano) (°)C 170

Tempo de fixação (poliuretano) (min) 4Temperatura de secagem °C 130

Tempo de secagem (min) 2

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Os testes de solidez à lavagem, sublimação e atrito.Estes testes forma feitos nas três amostras tintas de cada cor em cada tipo de acabamento.Os testes de solidez à lavagem foram feito segundo a Norma AATCC Test Method 61-2003, método 1A (40°C),

usando como tecido padrão o tecido multifibras e as escalas de cinzas de desbote e manchamento. A avaliação de manchamento foi feita somente na poliamida que é a fibra que mais mancha com corantes dispersos, quando há desbote do poliéster tinto.

Em todos os testes de lavagem realizados, a alteração da cor pelo desbote dos corpos de prova tintos foi im-perceptível resultando na nota 5 de solidez nas três cores, independentemente do tipo de tingimento.

Os testes de solidez ao atrito a eco e a úmido foram feitos de acordo com a norma AATCC Test Method 8-2005. A avaliação de desbote foi feita no padrão branco nas duas modalidades: seco, ou seja, a malha tinta no estado condicionado, e molhado com água destilada. As notas de desbote seguiram a mesma sistemática do teste de solidez à lavagem.

Nas tabelas de 8 a 10 estão os resultados dos testes de solidez sobre corpos de prova tintos em continuo em cor preta, vermelha e azul marinho com e sem o acabamento de amaciante e amaciante e resina melamínica.

Tabela 8. Índices de solidez à lavagem, ao atrito e sublimação das malhas tintas em cor preta em contínuo sem amaciante, com amaciante e com a aplicação de resina melamínica e amaciante.

AMOSTRA PRETADESBOTE nA POLIAMIDA

DESBOTE AO ATRITO A SECO (PIOR CASO)

DESBOTE AO CALOR A180°C POR 2 MInuTOS

Malha tinta em preto 4/5 5 4/5

Malha tinta em preto com30 g/l amaciante silicone

4 4/5 4/5

Malha tinta em preto com30 g/l amaciante silicone e

20 g/l resina melamínica4 3 4/5

Tabela 9. Índices de solidez à lavagem, ao atrito e sublimação das malhas tintas em vermelho em contínuo sem amaciante, com amaciante e com a aplicação de resina melamínica e amaciante.

AMOSTRA VERMELHADESBOTE nA POLIAMIDA

DESBOTE AO ATRITO A SECO (PIOR CASO)

DESBOTE AO CALOR A 180°C POR 2 MIn.

Malha tinta em vermelho 4/5 4/5 4Malha tinta em vermelho30 g/l amaciante silicone

3/4 4/5 4

Malha em vermelho30 g/l amaciante de silicone,

20 g/l resina melamínica3 3 4

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Tabela 10. Índices de solidez à lavagem, ao atrito e a sublimação das malhas tintas em cor marinho em contínuo sem amaciante, com amaciante e com a aplicação de resina melamínica e amaciante de silicone.

AMOSTRA AZUL MARINHODESBOTE nA POLIAMIDA

DESBOTE AO ATRITO A SECO (PIOR CASO)

DESBOTE AO CALOR A 180°C POR 2 MIn

Malha tinta em marinho 4/5 4/5 4/5

Malha em marinho com30 g/l amaciante silicone

3/4 3 4/5

Malha em marinho com30 g/l amaciante de silicone,

20 g/l resina melamínica3 3/4 4/5

Os resultados das tabelas de 8 a 10 mostraram diferenças importantes. Como esperado e pelas infor-mações de literatura (HEYWOOD, 2003) os amaciantes de silicone interferem na solidez reduzindo-a. Nas três cores tintas, as solidezes à lavagem e ao atrito foram deduzidas e as reduções se mostraram mais intensas nas cores vermelha e marinho. Os amaciantes de silico-ne tem afinidade pelos corantes dispersos e as ações de lavagem e atrito mostram este fato (SHORE, 2002). Entretanto, como normalmente as malhas são aca-badas pelo menos com amaciantes, as comparações mais corretas para o mercado são entre a malha tinta e amaciada e as malhas acabadas com resinas.

Os resultados de solidez das cores tintas e acabadas com a resina melamínica mostraram que a solidez à la-vagem e ao atrito piora com o uso da resina melamínica contrastando com o que ocorre nas cores obtidas por processos descontínuos, onde a resina atua de maneira favorável melhorando um pouco os índices de solidez.

Testes aumentando a quantidade de resina de 20 até 50 g/l, mantendo a quantidade de amaciante cons-tante em 30 g/l não mostraram alguma melhora nas solidezes à lavagem e ao atrito, por outro lado, levaram a um maior enrijecimento da malha e perda significati-va de sua elasticidade, o que se mostrou inviável tecni-camente. Os resultados estão na tabela 11.

AMOSTRA PRETADESBOTE nA POLIAMIDA

DESBOTE AO ATRITO A SECO (PIOR CASO)

DESBOTE AO CALOR A 180°C POR 2 MInuTOS

Malha tinta em preto 4/5 5 4/5

Malha tinta em preto com30 g/l amaciante silicone

4 4/5 4/5

Malha tinta em preto com30 g/l amaciante silicone e

20 g/l resina melamínica4 3 4/5

Malha tinta em preto com30 g/l amaciante silicone e

30 g/l resina melamínica4 3 4/5

Malha tinta em preto com30 g/l amaciante silicone e

50 g/l resina melamínica4/5 3/4 4/5

acabamento

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acabamento

Por fim, nesta série de testes foi pensado se os testes de solidez à lavagem usando esferas de aço como preco-niza a norma AATCC Test Method 61 2003 não seria muito drástico pela ação de choque das esferas com as canecas em rotação no Wash tester. Esta ação de impacto na realidade não existe nessa intensidade nas lavagens domésti-cas mesmo em máquina de tambores horizontais e menos ainda nas máquinas de tambores verticais.

Foram feitos também testes de solidez à lavagem sobre amostras tintas e acabadas nas cores preta e vermelha usando as esferas de aço conforme preconiza a norma AATCC e sem as esferas, com as demais condições da norma inalteradas. Nas tabelas 12 e 13 estão os resultados desta comparação.

Tabela 12. Comparação entre Índices de solidez à lavagem com e sem esferas de aço segundo a norma AATCC Test Method 61 2003, para malhas tintas em processo contínuo na core preta.

AMOSTRA PRETADESBOTE nA POLIAMIDA

(COM ESFERAS)DESBOTE nA POLIAMIDA

(SEM ESFERAS)

Malha tinta em preto 4/5 4/5

Malha tinta em preto com 30 g/l de amaciante silicone

4 4

Malha tinta em preto com30 g/l amaciante silicone e

20 g/l resina melamínica4 4/5

Tabela 13. Comparação entre Índices de solidez à lavagem com e sem esferas de aço segundo a norma AATCC Test Method 61 2003, para malhas tintas em processo contínuo na core preta.

AMOSTRA VERMELHADESBOTE nA POLIAMIDA

(COM ESFERAS)DESBOTE nA POLIAMIDA

(SEM ESFERAS)

Malha tinta em vermelho 4/5 4/5

Malha tinta em vermelho com30 g/l amaciante silicone

3/4 4

Malha tinta em vermelho com30 g/l amaciante silicone e

20 g/l resina melamínica3 4

Os resultados obtidos nesta comparação mostraram que na cor preta que houve pequena influência de 0,5 pontos na solidez à lavagem dos corpos de prova. Na cor vermelha a remoção da ação mecânica produzida pelas esferas impactando na superfície das malhas no teste de lavagem teve efeito na solidez maior de 1,0 pontos. Mes-mo com estas mudanças o efeito da inclusão da resina melamínica não se justifica na comparação da malha com amaciante.

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CONCLUSõESInicialmente o trabalho confirmou o que a literatura e a

prática industrial se mostra que os amaciantes a base de silico-ne, mais usados para os artigos de poliéster tendem a reduzir os índices de solidezes à lavagem e ao atrito.

Mostrou ainda que as solidezes à lavagem e ao atrito são mais criticas que a solidez ao calor (sublimação), independen-temente da cor, de sua intensidade e do tipo de acabamento.

Entretanto, o que se verificou com os acabamentos de resinas de melamina-formol (melamínica) foi que esta resina não trouxe melhorias nos índices de solidezes em geral. No mercado brasileiro se acredita que as resinas melamínicas me-lhoram a solidez à lavagem e ao atrito dos tingimentos. Isto não foi verificado nos tingimentos em contínuo, que em mé-dia sofreram reduções de até 1 ponto na solidez à lavagem e na solidez ao atrito.

Foram avaliados os diversos parâmetros que podem in-fluenciar na solidez, como a concentração da resina, as con-dições de aplicação (foulardagem, secagem e fixação) e as condições dos testes de solidez à lavagem e à sublimação. Os resultados em todos os testes realizados indicaram que a resi-na melamínica não melhora os índices de solidezes nos tingi-mentos em contínuo como realizados.

A solidez à sublimação das cores foi sempre menos influen-ciada pelos acabamentos, mantendo níveis considerados bons.

A primeira vista isso pode surpreender, dado que estes co-rantes para sublimar requerem temperaturas mais altas do que 180°C, sendo 220°C para o corante preto e 210°C para o coran-te azul marinho pode-se perceber que o teste a 180°C é ainda brando para remover estes corantes do interior dos filamentos.

Dentre as causas para índices de solidez à lavagem e atri-to menores obtidos com a aplicação da resina melamínica pode-se apontar o fato de que na limpeza redutiva em pro-cesso contínuo os residuais de corantes dispersos da super-fície dos filamentos nos fios da malha não são removidos to-talmente como em processos de tingimento descontínuo e estes residuais, quando da aplicação da resina com amaciante, contaminam o filme formado. Esta contaminação superficial é então removida na lavagem 40°C, especialmente seguindo a norma utilizando esferas de aço na lavagem e no teste de atrito. Esta observação coloca em evidência a necessidade de mais estudos que permitam identificar de maneira concreta porque nas cores escuras obtidas em processos de tingimen-to contínuo a resina melamínica piora índices de solidezes, ao contrário do que ocorre em cores, com os mesmos corantes e na mesma intensidade de cor, obtidas por processo de tingi-mento descontinuo.

acabamento

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RESUMOO chumbo é reconhecido pela Organização Mun-

dial da Saúde como um dos elementos químicos mais perigosos para a saúde humana, sendo o mais utiliza-do dos metais não ferrosos. O maior uso do chumbo é em indústrias de óxidos de chumbo, fabricação de baterias e reciclagem do chumbo industrializado. Este artigo apresenta uma alternativa de produção tecno-lógica mais limpa e economicamente viável, integrada aos processos industriais de filtração de chumbo, com aplicação de mangas plissadas de poliéster em empre-sas deste setor, substituindo as mangas convencionais de não tecidos. Os resultados mostram a diminuição de emissão para a atmosfera, devido a uma maior área

NÃO TECIDO DE POLIéSTER PLISSADOPARA FILTRAÇÃO DE PARTICULADOS FINOSNON-WOVEN POLYESTER RUFFLE FILTRATION OF FINE PARTICULATE

¹ Dr. Engenharia e Tecnologia de Materiais - PUCRS, Faculdade de Engenharia Química - [email protected]

²Pós-Doutorado em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais - PUCRS, Faculdade de Química - [email protected]

³ Pós-Doutorado em Química - PUCRS, Faculdade de Química - [email protected]ão: Diego Luís dos Santos

DR. LuCIAnO PESKE CEROn¹, DRª SAnDRA MARA OLIVEIRA EInLOFT², DRª ROSAnE AnGéLICA LIGABuE³

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útil das mangas plissadas e consequente maior eficiên-cia de captação de particulados de chumbo. Palavras-chave: Manga Plissada, Não tecido, Particu-lados.

ABSTRACTLead is recognized by the World Health Organiza-

tion as one of the most hazardous chemicals to human health, the most widely used non-ferrous metals. The largest use of lead is in industries oxides of lead, battery manufacturing and recycling of industrial lead. This ar-ticle demonstrates an alternative cleaner production technology and cost-effective, integrated industrial

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meio ambiente

processes lead filtering, applying sleeves pleated com-pany in this sector, replacing the sleeves conventional non-woven. The measured results show a decrease of emission to the atmosphere, due to a higher floor area of pleated and consequent greater capture efficiency of particulate lead.

Keywords: Pleated; Non-Woven; Particulates.

1. INTRODUçÃOProblemas advindos da poluição atmosférica

variam em diferentes partes do mundo; reduzir tal poluição requer adoção de estratégias próprias para fontes e tipos específicos de poluentes. Estratégias razoáveis para o controle da poluição atmosférica são aquelas que visam reduzir, coletar, capturar ou reter os poluentes antes que eles atinjam à atmosfera (AS-SUNÇÃO, 1998).

O chumbo existe na crosta terrestre em peque-nas quantidades e está presente na forma de diversos compostos, nomeadamente na forma de acetato, clo-reto, cromato, nitrato e óxido. Os efeitos produzidos pelo chumbo são independentes da via de exposição (inalação ou via oral) e correlacionam-se com os níveis sanguíneos (TOCCHETTO, 2005).

No Homem, os principais efeitos resultantes da ex-posição crônica ao chumbo afetam o no sistema nervo-so. Quantidades entre 40 a 60 mg/dL provocam sinto-mas neurológicos, enquanto valores de 30 a 40 mg/dL

são responsáveis pela diminuição da condução dos impulsos nervosos em nível dos nervos periféricos. As crianças são particularmente sensíveis aos efeitos neurotóxicos do chumbo. Existem evidências de que níveis sanguíneos de 10 a 30 mg/dL ou mesmo infe-riores, podem afetar o limiar da audição e o cresci-mento em crianças. A exposição crônica ao chumbo pode também ser responsável por efeitos no sangue, nomeadamente anemia, na pressão arterial, na fun-ção renal e por interferência no metabolismo da vita-mina D (BARROS, 2000).

Os filtros de mangas de jato pulsante, instalados em empresa de produção de baterias, apresentava alta emissão de particulados depois de algum tem-po de uso das mangas filtrantes convencionais em poliéster, não alcançando a legislação pertinente no CONAMA nº 382 de 2006. Esta estabelece os limites máximos de emissão para poluentes atmosféricos, gerados em processos de fusão secundária de chum-bo, conforme a Tabela 1.

O meio filtrante de plissados é um não tecido fa-bricado pelo processo spunbonded, onde as fibras são calandradas sob calor e pressão, garantindo não haver variação na permeabilidade, proporcionando maior efi-ciência de filtração, cerca de duas vezes maiores que as mangas convencionais. O projeto é economicamente favorável devido à maior área útil do elemento filtrante, pois a saturação do têxtil fica retardada, aumentando a vida útil do plissado (RENNER TEXTIL, 2001).

Tabela 1. Limites de emissão em mg/Nm3 para poluentes atmosféricos.

Processos com chumbo M.P. SO2 Pb

Recuperação de chumbo 50 500 5,0

Refino de chumbo N.A. N.A. 0,2

Produção de óxido de Pb ou zarcão N.A. N.A. 5,0

Produção de grades para baterias N.A. N.A. 0,4

Linha de produção de baterias N.A. N.A. 1,0

Preparo de massa N.A. N.A. 1,0

Empastamento N.A. N.A. 1,0

Moinho de óxido N.A. N.A. 1,0

Produção de sais de chumbo N.A. N.A. 1,0

Soldas de chumbo N.A. N.A. 1,0

Banhos de chumbo N.A. N.A. 0,2

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1.1. Filtração de ParticuladosEm indústrias de chumbo a maior dificuldade é a

minimização dos particulados de chumbo para o meio ambiente, visto que a legislação pertinente no CONA-MA nº 382 estabelece o limite máximo de emissão de chumbo em 5 mg/Nm3 e o total de material particula-do em 50 mg/Nm3, gerados em processos de fusão se-cundária de chumbo. A melhor condição de operação de filtração de material particulado é a combinação entre a máxima eficiência de coleta e a mínima perda de carga. Os tecidos utilizados nesses equipamentos são muito importantes para o desempenho dos filtros, uma vez que as propriedades do elemento coletor de-vem ser compatíveis com o gás e o pó coletado, de acordo com as suas características térmicas, físicas e químicas (DIAS, 2008).

A filtração é a passagem de um gás “sujo” por um meio filtrante, que separa as partículas da corrente ga-sosa, formando uma camada de pó sobre a sua super-fície. Essa camada de pó chamada de torta de filtração, com o decorrer da filtração, também passa a exercer o papel de superfície filtrante, mostrado na Figura 1. Com o passar do tempo à espessura da torta vai au-mentando, assim como a perda de carga no filtro, até alcançar um valor de 150 mmH2O. Alcançado esse va-lor a torta de pó deve ser removida da superfície do não tecido (TOMAZZONI, 2007).

processo de filtração de gases são retiradas partículas sólidas dispersas do meio gasoso. Pode ser também um sistema que purifica, fazendo passarem fluídos por peças ou componentes de materiais porosos em filtro de não-tecido, retendo os componentes indesejados no processo de filtração (DICKENSON, 1994).

O principio de funcionamento de um sistema de filtração de particulados: o ar é carregado de impure-zas, entra no filtro pela moega inferior e movimenta-se para cima, já com velocidade reduzida. As partículas são retidas na parte externa das mangas, enquanto o ar atravessa as mesmas. O ar filtrado é expelido para a atmosfera ou retorna ao processo, conforme mostra a Figura 2 (RENNER TÊXTIL, 2001).

Figura 1. Filtração de particulados.

Fonte: DIAS (2008).

1.2. FiltroDo latim filtru, o termo filtro significa feltro que é

um elemento que deixa passar ou barrar determinado produto, elemento ou energia de acordo com o uso físico que se dá a este. Em mecânica e hidráulica - um filtro é qualquer peça de material poroso (papel, ce-râmica, tela, têxtil, etc), que tenha pequenos orifícios, através dos quais se faz passar um líquido ou gás. No

Figura 2. Sistema de filtração de particulados.

Fonte: RENNER TÊXTIL (2001).

O projeto de um filtro de não tecido requer con-siderações de muitos parâmetros, nos quais os princi-pais são a área de filtragem, perda de carga, mecanismo de limpeza e configuração das mangas (TOMAZZONI, 2007). O tamanho do filtro de não-tecido é determi-nado pela área requerida para filtrar os gases, a qual é função da velocidade de filtragem escolhida. Embora altas velocidades estejam associadas a altas perdas de cargas, elas também reduzem a área requerida.

A velocidade dos gases irá depender do método de limpeza, do material das mangas e das características das partículas. Em geral, para filtros com fios tecidos, a velocidade é de 0,45 a 0,90 m/min e para os não tecidos pode chegar de 1,1 a 4,5 m/min (RENNER TÊXTIL, 2001).

A deterioração dos filtros pode ocorrer devido a ex-cesso térmico, stress mecânico provocado por repetidas flexões, ataques químicos e abrasão (TOMAZZONI, 2007).

meio ambiente

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1.3. Mangas Convencionais de Poliéster O têxtil utilizado na confecção de mangas filtran-

tes para a filtração de chumbo, normalmente é de po-liéster, que possui a configuração e montagem, con-forme mostra a Figura 3. Este não-tecido de poliéster é produzido pelo processo de agulhagem, termofixação, calandragem e chamuscagem (RENNER TÊXTIL, 2001).

Os não-tecidos trançados possuem uma eficiência inicial relativamente baixa, porque apenas a superfície do meio filtrante oferece resistência às partículas em suspen-são. Após se iniciar a formação da torta, esta colabora com o processo, uma vez que passa a fazer parte do filtro. Po-rém, a espessura da torta cresce gradativamente e, conse-quentemente, vai aumentando a perda de carga no filtro, tornando-se necessário efetuar uma limpeza periódica do mesmo, para remover a torta, e manter assim o filtro em condições novamente favoráveis de operação (DIAS, 2008).

A limpeza das mangas consiste na injeção de ar comprimido de forma contínua e automática, através de aceleradores do tipo venturi, montados no plenum superior do filtro, um para cada manga. O ar compri-mido nos venturis induz uma grande quantidade de ar secundário, criando uma onda de choque, com res-pectivo movimento simétrico no tecido filtrante, des-

locando as partículas para a moega de retenção (Figu-ra 3). O tempo de injeção do ar comprimido em cada fila de mangas, assim como a intermitência, ou seja, o período decorrido entre a limpeza de uma fila e a sub-seqüente é comandado por um temporizador eletrôni-co de circuitos integrados (AR AMBIENTAL, 2004).

1.4. Mangas Plissadas de PoliésterOs elementos filtrantes plissados são construídos

pelo processo spunbonded, onde as fibras são calandra-das sob calor e pressão, garantindo maior eficiência de filtração e elevada estabilidade (VIANA & ROCHA, 2009).

A manga plissada assegura a retenção de parti-culados extremamente finos, com melhor eficiência a partir de 0,5 microns de diâmetro da partícula (Figura 4). A excelente qualidade de filtração é conseguida de-vido ao bom desprendimento, com menor esforço e desgaste do elemento filtrante (BWF, 2007).

O espaçamento maior entre as dobras plissadas garante um excelente desprendimento do pó duran-te o ciclo de limpeza, melhorando o desempenho do processo de filtração. Isso ocorre devido o aumento da área filtrante, reduzindo a relação ar-pano, ou seja, di-minui a velocidade de filtração (RENNER TÊXTIL, 2001).

(a)

Fundo

CosturaLongitudinal

Manga

Anel de vedação

Filtragem do ar Limpeza da manga

(b)

Figura 3. (a) Manga filtrante; (b) Fluxos de filtragem do ar e limpeza da manga.

Fonte: AR AMBIENTAL (2004).

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(a)

Conforme Renner Têxtil (2001), a utilização de fil-tro plissado pode ser com mangas mais curtas, o que cria uma câmara abaixo das mangas, ocorrendo uma melhor distribuição das velocidades dos gases. Esta melhor distribuição e por conta da câmara abaixo das mangas, reduz a velocidade ascendente dos gases no filtro. Por conta disto, permitirá que boa parte do pó já precipite na moega, reduzindo a carga que vai subir para as mangas. Na Figura 5, para as duas condições no filtro, com mangas convencionais e plissadas, está indi-cada à tendência de distribuição das mangas filtrantes e o perfil de velocidade ascendente dos gases.

No filtro de mangas convencional a pressão do ar comprimido deve ficar em torno de 6,0 bar e o tempo de permanência de abertura das válvulas solenoides deve ser entre 14 e 16 milisegundos. No filtro com man-gas plissadas, a pressão do ar comprimido deve ficar em torno de 4,0 bar e o tempo de permanência de abertura das válvulas deve ficar entre 18 e 20 milisegundos. O in-tervalo de batimento entre válvulas num filtro de man-ga convencional deve ficar em média em torno de 15 segundos. Um filtro com manga plissada deve ficar em torno de 35 a 45 segundos (CERON, 2010).

2. OBJETIVOO objetivo deste artigo é demonstrar uma tecno-

logia mais limpa no processo de filtração de particula-dos de chumbo e gases industriais, abrindo possibili-dade para outros setores industriais usarem a mesma aplicação de mangas plissadas.

3. MÉTODOSAcompanhamento operacional durante doze

meses com mangas convencionais e posteriormente com mangas plissadas, pelo mesmo período de tem-po, controlando as variáveis de material particulado e chumbo, ambos em mg/Nm3. Utilização de sonda mo-delo RP-04 e detector de pó modelo GDM-01, para mo-nitorar o material particulado e o efeito triboelétrico, ajustando a isocinética. Controle de vazão, velocidade e pressão usando medidor modelo MVP-2.

A conversão do filtro foi projetada com o objetivo de maximizar a eficiência operacional do equipamen-to, de maneira que se pudesse então satisfazer os re-quisitos de baixas emissões. As relações de projeto e mudanças no filtro em condições operacionais com mangas convencionais e plissadas são mostradas na Tabela 2.

Fonte: BWF (2007).

Figura 4. Eficiência da manga plissada x diâmetro da partícula.

Fonte: RENNER TÊXTIL (2001).

Figura 5. (a) Filtro convencional; (b) Filtro plissado.

(b)

meio ambiente

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QUÍMICA TÊXTIL

40 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os acompanhamentos mensais de emissão do filtro foram monitorados em mg/Nm3 para material particulado

(M.P.) e chumbo (Pb), conforme a Tabela 3. Primeiro com mangas convencionais e após a mudança do projeto para mangas plissadas.

Tabela 2. Variáveis e mudanças no projeto das mangas.

Condições do equipamento Convencional Plissada

Volume de gás (m3/h) 3.534,20 3.534,20

Temperatura média (ºC) 31,10 32,70

Umidade dos gases (% vol.) 1,19 1,42

Número de linhas 5 3

Número de colunas 7 7

Número de mangas 35 21

Diâmetro das mangas (mm) 165 150

Comprimento das mangas (mm) 3.800 2.000

Área filtrante da manga (m2) 1,97 4,00

Relação ar pano (m3/m2.min) 0,85 0,70

Área filtrante do filtro (m2) 69,30 84,15

Velocidade ascendente (m/seg) 1,00 0,70

Tabela 3. Resultados de emissão em mg/Nm3.

Mês Convencional Plissada

M.P. Pb M.P. Pb

1 5,12 2,35 2,03 0,03

2 6,15 3,45 2,22 0,02

3 7,58 4,22 2,50 0,04

4 9,54 4,56 2,43 0,03

5 14,65 4,89 2,35 0,05

6 24,78 6,12 2,12 0,04

7 28,93 7,63 3,11 0,07

8 35,85 7,72 2,85 0,10

9 39,11 9,12 3,19 0,09

10 60,35 10,22 3,45 0,12

11 69,22 12,34 4,12 0,13

12 79,36 14,68 4,27 0,15

A apresentação dos resultados na Tabela 3 é mostrada em forma de gráficos para a manga convencional, com a faixa limite de uso em vermelho (Figura 6); e para a manga plissada com a tendência de durabilidade pelas equa-ções polinomiais das curvas (Figura 7).

meio ambiente

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QUÍMICA TÊXTIL

42 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

Manga Convencional

010

203040

506070

8090

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mês

mg/

Nm

3

M.P.

Pb

Manga Plissada

0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mês

mg/

Nm

3

M.P.

Pb

Manga Convencional

010

203040

506070

8090

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mês

mg/

Nm

3

M.P.

Pb

Manga Plissada

0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mês

mg/

Nm

3

M.P.

Pb

Figura 6. Acompanhamento de emissão para manga convencional.

Figura 7. Acompanhamento de emissão para manga plissada.

meio ambiente

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44 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

As equações 2 e 3 são polinômios que represen-tam respectivamente as curvas de M.P. e Pb, listas a seguir:

y = 0,0204 x2 – 0,0736 x + 2,2618 (R2 = 0,9166) (Equação 2)

y = 0,0009 x2 + 0,0001 x + 0,0234 (R2 = 0,9563)(Equação 3)

O tempo de vida útil para a manga convencional ficou limitado em 6 meses de uso, devido a emissão de chumbo atingir 6,12 mg/Nm3, ultrapassando o li-mite recomendado pelo CONAMA nº 382 em 5 mg/Nm3. Pelo material particulado o tempo chegou em 10 meses de uso, até atingir uma emissão de 60,35 mg/Nm3, que ultrapassou aos 50 mg/Nm3 recomendados pela legislação.

A estimativa de durabilidade para a manga plis-sada usando a equação 2, atingirá 51,57 mg/Nm3 de emissão de material particulado com 51 meses, aproxi-madamente 4 anos de uso. Já a estimativa pela equa-ção 3 para o chumbo é superior, chegando a 75 meses de uso até atingir a emissão de 5,09 mg/Nm3. Portanto, a vida útil da manga plissada é estimada em 4 anos de uso para esta aplicação de chumbo, controlada pela emissão de material particulado.

A utilização de manga plissada inverteu a tendên-cia da variável de controle no filtro, pois com manga convencional o limitante de emissão é o chumbo, ao passo que com manga plissada o limitador passou a ser o material particulado.

5. CONCLUSÃOOs resultados mostram que as emissões de mate-

rial particulado e de chumbo foram controladas com manga plissada durante os 12 meses de avaliação, com valores abaixo do que a legislação recomenda. Ocorreu aumento da capacidade de filtração, conse-quentemente elevando o desempenho de produção, devido à diminuição do tempo de paradas para troca de mangas filtrantes. Portanto, a conversão foi uma so-lução economicamente viável, evitando a compra de um novo equipamento.

Pode-se concluir que é perfeitamente possível ajus-tar a utilização da mesma tecnologia de plissados de poliéster para a maioria dos processos industriais que utilizam filtros de mangas convencionais de não tecidos.

A vasta gama de tipos de agressões ao meio am-biente nas atividades industriais obriga a necessidade de especializações diversificadas para seus controles, pois, até dentro de um mesmo tipo, os controles dos poluentes se diferenciam pela espécie, pela quantida-de e até mesmo pela periodicidade da agressão. Assim, caso a caso, tecnologias específicas se impõem. Em fim, o controle deverá ter a tecnologia adequada para que se alcance, com eficiência, o benefício ambiental que justifique o investimento em controles por equi-pamentos e materiais têxteis diferenciados.

meio ambiente

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46 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

RESUMOUm procedimento convencional de tingimento

é caracterizado pelo consumo excessivo de água em suas etapas.

A tecnologia dos Líquidos Iônicos é um avan-ço recente na ciência e se destaca na substituição de solventes orgânicos em diversas áreas com boas perspectivas de aplicação a curto prazo. O trabalho consiste em uma análise do comportamento de 4 Lí-quidos Iônicos próticos variando a cadeia alquila, aplicado em um processo de tingimento de fibras têxteis por esgotamento, utilizando um corante dis-perso (disperse blue 56) nº. cas 12217-79-7, tingindo um tecido multifibras (Diacetato, Algodão, Poliester,

LÍQUIDOS IÔNICOS PRÓTICOS APLICADOS A TINGIMENTO DE FIBRAS TÊXTEISPROTIC IONIC LIQUIDS APPLIED TO TEXTILE FIBRE DYEING

¹ Departamento de Engenharia Química, Universidade Estadual de Maringá, 87020-900 Maringá - PR, Brasil

² Departamento de Engenharia Têxtil, Universidade Tecnologica Federal do Paraná. Apucarana - PR,

*e-mail: [email protected]ão: Evaldo Turchet

GILSOn DOS SAnTOS CROSCATO¹*, LuCIO CARDOzO FILHO¹ , CAMILA DA SILVA¹ , ALESSAnDRA BRAnDAnI BIGGI¹, FABIA REGInA GOMES RIBEIRO²

QUÍMICA TÊXTIL

Poliamida, Poliacrílico, Lã). O resultado do tingimento será avaliado pelo (K/S) Lei de Kubelka Munk, obtido após o processo de tingimento.

Palavras-chave: Liquído Iônico, Tingimento Têxtil, Co-rante

ABSTRACTA conventional dyeing procedure is characterized

by excessive consumption of water in their steps.The technology of Ionic Liquids is a recent ad-

vancement in science and excels in replacing orga-nic solvents in several areas with good prospects of application in the short term. The work consists of an

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www.abqct.com.br 47QUÍMICA TÊXTIL

tinGimento

analysis of the behavior of 4 Ionic Liquids protic va-rying the alkyl chain, applied to a process for dyeing exhaustion, using disperse dye (Disperse Blue 56) Cas number 12217-79-7, dyeing cloth multifibres (diaceta-te, Cotton, Polyester, Polyamide, Polyacrylic , Wool). The result of dyeing is evaluated by (K/S) Kubelka Munk law, obtained after the dyeing process.

Keywords: Ionic Liquid;Textile Dyeing; Disperse dye

INTRODUÇÃOO elevado consumo de água na indústria têxtil re-

força a necessidade de processos alternativos. Estima--se, para cada quilograma de tecido têxtil processado, um consumo entre 100 a 350 litros de água, além de químicos auxiliares como dispersantes, sais, ácidos e alcalinos (MARCUCCI et al., 2001).

O setor têxtil desempenha uma posição impor-tante na economia mundial como um dos maiores empregadores e responsável pela geração de renda na indústria em vários segmentos na cadeia produtiva, atingindo um grande número de pequenas e médias empresas.

O processo convencional de tingimento de fibra têxtil utiliza a água como solvente, tingindo pela inte-ração ou reação da fibra com o corante. Este processo é bastante prejudicial ao ambiente, além da necessida-de de onerosos tratamentos de efluente.

Neste sentido tem-se gerado profundo questiona-mento, principalmente devido aos recursos utilizados, como a água, auxiliares químicos, e a poluição gerada ao ambiente, assim sendo, o desenvolvimento de novas tecnologias sustentáveis que suprima as desvantagens do processo convencional é necessário e atual, uma vez que os recursos naturais são sabidamente finitos.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICALíquido Iônico (LI)

Os Líquidos Iônicos genericamente são definidos como sais orgânicos que possuem um ponto de fusão inferior a 100ºC e são formados por íons positivos e ne-gativos (PLECHKOVA e SEDDON, 2008). São classifica-dos quimicamente entre próticos e apróticos. O liquído iônico prótico é caracterizado pela presença de pelo menos um próton que é capaz de promover a ligação de hidrogênio, enquanto os Líquidos Iônicos Apróticos não têm essa característica (GREAVES et al., 2006).

Estruturas e formação dos LIsA Figura 1 destaca os principais cátions e ânions

formadores dos LIs próticos e apróticos comumente aplicados. Destaque para os cátions imidazólicos na classe de LI aprótico e a base de amônio aplicado aos LIs próticos.

Figura 1. Estruturas mais comuns de cátions e ânions que formam os LIs.

Fonte: Imagem reproduzida da referência (DAVIS, 2004).

A tecnologia dos Líquidos Iônicos (LIs) é um avan-ço recente e se destaca na substituição de solventes orgânicos em diversas áreas com boas perspectivas de aplicação a curto prazo.

Muitas razões fazem dos LIs um grande atrativo para a indústria química. Como principais proprieda-des e características podem-se destacar (EL SEOUD et al., 2007):a. Os LIs possuem pressão de vapor extremamente

baixa, desta forma, a evaporação de gases e a per-da por evaporação ao meio ambiente é pratica-mente nula.

b. Possuem elevada estabilidade térmica e química e também alta polaridade;

c. São facilmente reciclados, podendo usar as técni-cas de extração; separação de fases;

destilação a pressão reduzida, eliminando resídu-os dos componentes voláteis;

d. Propriedades físico-químicas dos LIs como: visco-sidade, densidade, miscibilidade em água e sol-vente, podem ser realizadas apenas pela troca do ânion ou aumento ou diminuição da cadeia alquí-lica do cátion.

Núm

ero

de p

ublic

açõe

s

5000

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0 1991 1995 1999 2003 2007 2011

Ano de Publicação

Poliacrílico

Poliamida

Poliester

Algodão

Diacetato

01 02 03 04 05

K/s

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

-0,1

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

-0,2

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

-0,2

0,35

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00

-0,05

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

-0,2

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,3

0,2

0,1

0,0

-0,1

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

nm

nm

nm

nm

nm

nm

Cátions

R1R1

F3CO2S

PF6 CF3SO3

SO2CF3

R1

P NN

N

NNR

R2

R2

R2R3 R3R4 R4

Ânions

Fosfônio Imidazólio

bis(tri�uorometanosulfonil)imida Tetra�uoroborato

Tri�uorometanosulfonatoHexa�uorofosfato

Amônio Piridínio

BF4

Terra Óleo Água Energia/ProcessoReciclagem e Reutilização

Temperatura (k)

Tempo (minutos)10 50 55

298

353

Algodão OrgânicoAlgodãogeneticamentemodi�cado

FibrasbiodegradáveisSeda da aranha

E�cienteIrrigação

Tratamento com óleo orgânico

Tingimento Supercrítico CO2

Líquido IonicoPré tratamento enzimático do algodão

Nanotecnologia aplicadaUltrassom

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

K/s

K/s

K/s

K/s

K/s

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QUÍMICA TÊXTIL

48 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

Apesar de ter intensificado as pesquisas nos últimos anos, o conceito de Líquido Iônico não é recente (WASSERSCHEID e KEIM, 2000). O estudo começou em 1914, quando Paul Walden relatou a propriedade física do Nitrato de Etilamônio formado através da neutralização da Etilamina com Ácido Nítrico concentrado. Apesar da exposição clara de Walden sobre uma nova classe de líquido, o trabalho não gerou nenhum interesse significativo naquele momento, mas atualmente é reconhecido como o início dos estudos sobre Líquidos Iônicos (PLECHKOVA e SEDDON, 2008).

De acordo com Figura 2, a “redescoberta” dos LIs teve início em 1999. O número de artigos e patentes envol-vendo LIs vem crescendo significativamente desde o início da década de 2000.

Legenda: Patentes, Artigos.

Figura 2. Artigos e patentes publicados sobre LIs entre os períodos de 1.992 a 2012.

Fonte: Elaborado pelo autor

tinGimento

Processos alternativos do setor têxtilPesquisas no setor têxtil têm abordado uma forma de gerenciar a escassez de recursos, como a reciclagem de

água e a eliminação de produtos de alta toxicidade, além da diminuição de recursos energéticos no processo apli-cado. Na Tabela 1 encontram-se as principais linhas de pesquisas atuais para melhoria de processos têxteis, com o intuito de reduzir o consumo de recursos não renováveis e que é possivelmente aplicável em um futuro próximo (MUNDINGER, 2009).

Núm

ero

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açõe

s

5000

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

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Ano de Publicação

Poliacrílico

Poliamida

Poliester

Algodão

Diacetato

01 02 03 04 05

K/s

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

-0,1

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

-0,2

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

-0,2

0,35

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00

-0,05

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

-0,2

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,3

0,2

0,1

0,0

-0,1

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

350 400 450 500 550 600 650 700 750

nm

nm

nm

nm

nm

nm

Cátions

R1R1

F3CO2S

PF6 CF3SO3

SO2CF3

R1

P NN

N

NNR

R2

R2

R2R3 R3R4 R4

Ânions

Fosfônio Imidazólio

bis(tri�uorometanosulfonil)imida Tetra�uoroborato

Tri�uorometanosulfonatoHexa�uorofosfato

Amônio Piridínio

BF4

Terra Óleo Água Energia/ProcessoReciclagem e Reutilização

Temperatura (k)

Tempo (minutos)10 50 55

298

353

Algodão OrgânicoAlgodãogeneticamentemodi�cado

FibrasbiodegradáveisSeda da aranha

E�cienteIrrigação

Tratamento com óleo orgânico

Tingimento Supercrítico CO2

Líquido IonicoPré tratamento enzimático do algodão

Nanotecnologia aplicadaUltrassom

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

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K/s

K/s

K/s

K/s

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QUÍMICA TÊXTIL

50 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

Nota-se que o emprego dos líquidos iônicos é uma alternativa promissora para a substituição total ou parcial da água e redução energética do processo.

Aplicação de Líquidos Iônicos com corantesApesar do amplo estudo referente à utilização de LIPs, a sua aplicação direta utilizando corantes e fibras na

área têxtil ainda se encontra em fase incial. Destaca-se somente algumas patentes de tingimento, como a de Knit-tel e Schollmeyer (2008), que faz a aplicação direta em tingimentos têxteis utilizando os corantes disperso e reativo sobre as fibras de poliéster, algodão e poliamida com líquidos iônicos apróticos.

A Tabela 2 apresenta os principais artigos e patentes relacionados ao uso de corante com LIs; a aplicação ocor-re principalmente na extração e tingimento.

Tabela 1. Áreas de pesquisas para melhoria de processo.

Fonte: (Mundinger, 2009).

Tabela 2. Emprego de LIs em processos têxteis.

Fonte: Elaborado pelo autor, origem

Tipo de Documento Área Referência

Patente Tingimento de lã com LI Zhu et al. (2011)

Patente Tingimento e tratamento de superfície da lã com LI Chen et al. (2011)

Patente Tingimento de fibras e materiais com LI Earle e Seddon, (2008)

Artigo Extração corante fibra lã Lovejoy et al. (2012)

Artigo Remoção de coranteGharehbaghi e

Shemirani, (2012)

Artigo Extração de corantes azo LI et al. (2011)

Artigo Investigação da cinética do corante com LI Ghasemi et al. (2009)

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Ano de Publicação

Poliacrílico

Poliamida

Poliester

Algodão

Diacetato

01 02 03 04 05

K/s

0,7

0,6

0,5

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0,3

0,2

0,1

0,0

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1,6

1,4

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Terra Óleo Água Energia/ProcessoReciclagem e Reutilização

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Tempo (minutos)10 50 55

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Algodão OrgânicoAlgodãogeneticamentemodi�cado

FibrasbiodegradáveisSeda da aranha

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m-2HEAA, m-2HEAPr, m-2HEAB, m-2HEAPe

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www.abqct.com.br 51QUÍMICA TÊXTIL

Figura 04. Tecido multifibras tinto com Liquido Iônico

PARTE EXPERIMENTAL

Equipamentos utilizadosPara realização do processo de tingimen-

to, utilizou-se os seguintes produtos e equipa-mentos: Balança analítica marca Marte, modelo AL500; Aparelho de tingimento marca Kimak, modelo AT1-SW, Corante Disperso (Disperso Blue 56), Tecido Multifibra MFF#42 (Diacetato, Algodão, Poliamida “Nylon 6.6”, Po-liéster “Dacron 54”, Poliacrílico “Orlon 75” e Lã) que aten-de a norma ISO 105 e Espectrofotômetro DATACOLOR Modelo 550.

Os Líquidos Iônicos Próticos utilizados foram: m-2HEAA (Acetato de N-metil-2- hidroxietilamônio) m-2HEAPr (Propionato de N-metil-2-hidroxietilamônio), m-2HEAB (Butirato de N-metil-2-hidroxietilamônio) m-2HEAPe (Pentanoato de N-metil-2-hidroxietilamônio)

Tingimento TêxtilO tingimento procedeu-se em um tecido multi-

fibras, a concentração de corante aplicado foi de 5% e a RB-Relação de Banho do LI para o tecido foi de 1:20, sendo especificado para cada 1 grama de tecido 20 gramas de LI.

Após atingir o seu ponto de aquecimento a 353 K o equipamento rodou por 50 minutos, conforme Fi-gura 03.

tinGimento

Figura 03. Gráfico de Tingimento.

Fonte: Elaborado pelos autores

RESULTADOS E DISCUSSÃOA figura 04 apresenta a performance do tingimen-

to de acordo com cada Líquido Iônico utilizado sendo 01 – Fibras sem tingimento, 02 com o LI m-2HEAA, 03 com o LI m-2HEAPr, 04 com o LI m-2HEAB e 05 com o LI m-2HEAPe.

Observando o K/S obtido da equação de Kubelka Munke na região do visível de 400 a 700 nm. (Neves, 2000)

O tingimento de fibras com de poliéster, diaceta-to e Lã apresentaram um resultado de K/S superior às fibras de algodão, poliamida e acrílico. Os Resultados condizem com os processos convencionais aplicados a esta classe de corante (Salem,2010). Nas figura 05, 06, 07, 08, 09 e 10 verifica-se que o Liquido Iônico variam o K/S de acordo com a cadeia do ânion do LI, sen-do que os de menores cadeias obtiveram resultados melhores destacando os resultados dos LIs m-2HEAA e m-2HEAB.

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QUÍMICA TÊXTIL

52 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

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Figura 05. K/S fibra Algodão

Figura 06. K/S fibra Poliester

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Terra Óleo Água Energia/ProcessoReciclagem e Reutilização

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Algodão OrgânicoAlgodãogeneticamentemodi�cado

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Tratamento com óleo orgânico

Tingimento Supercrítico CO2

Líquido IonicoPré tratamento enzimático do algodão

Nanotecnologia aplicadaUltrassom

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QUÍMICA TÊXTIL

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Figura 07. K/S fibra Diacetato

Figura 08. K/S fibra Poliacrílico

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Algodão OrgânicoAlgodãogeneticamentemodi�cado

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Ano de Publicação

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Terra Óleo Água Energia/ProcessoReciclagem e Reutilização

Temperatura (k)

Tempo (minutos)10 50 55

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Algodão OrgânicoAlgodãogeneticamentemodi�cado

FibrasbiodegradáveisSeda da aranha

E�cienteIrrigação

Tratamento com óleo orgânico

Tingimento Supercrítico CO2

Líquido IonicoPré tratamento enzimático do algodão

Nanotecnologia aplicadaUltrassom

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tinGimento

Figura 09. K/S fibra Lã

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Terra Óleo Água Energia/ProcessoReciclagem e Reutilização

Temperatura (k)

Tempo (minutos)10 50 55

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Algodão OrgânicoAlgodãogeneticamentemodi�cado

FibrasbiodegradáveisSeda da aranha

E�cienteIrrigação

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Tingimento Supercrítico CO2

Líquido IonicoPré tratamento enzimático do algodão

Nanotecnologia aplicadaUltrassom

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QUÍMICA TÊXTIL

56 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

tinGimento

CONCLUSÃOOs estudos mostraram a possibilidade de tingi-

mento de materiais têxteis com líquido Iônico, a va-riação da intensidade da cor ocorre de acordo com a fibra utilizada destacando os resultados obtidos com as fibras de grupos de menor cadeia.

A viabilidade de aplicação é promissora tendo em vista os resultados obtidos nos ensaios propostos. Muitas análises ainda devem ser consideradas até sua efetiva utilização como: Intensidade de tingimentos, variabilidade de temperatura, solubilidade do corante, interação do processo com o Liquido Iônico, corante e fibra além de testes de solidez e custos .

Futuros trabalhos apresentados poderão respon-der estas questões e logo poderemos ter os Líquidos Iônicos aplicados em processos têxteis, intensificando os procedimentos sustentáveis necessários para o nos-so desenvolvimento industrial.

Figura 10. K/S fibra Poliamida

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Ano de Publicação

Poliacrílico

Poliamida

Poliester

Algodão

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Fosfônio Imidazólio

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Amônio Piridínio

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Terra Óleo Água Energia/ProcessoReciclagem e Reutilização

Temperatura (k)

Tempo (minutos)10 50 55

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Algodão OrgânicoAlgodãogeneticamentemodi�cado

FibrasbiodegradáveisSeda da aranha

E�cienteIrrigação

Tratamento com óleo orgânico

Tingimento Supercrítico CO2

Líquido IonicoPré tratamento enzimático do algodão

Nanotecnologia aplicadaUltrassom

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RESUMOO tingimento utilizando extrato de corante natural

deve ser visto como uma alternativa aos corantes sin-téticos, devido a possibilidade em diminuir os danos ao ambiente e aos seres humanos. Todavia, os corantes naturais apresentam alguns problemas que os tornam de difícil comercialização, como a baixa solidez à luz e igualização. Neste trabalho, realizou-se a extração do corante da semente do urucum (Bixa orellana) em solu-ção água/etanol. Após, fez-se o tingimento de tecidos

UTILIZAÇÃO DE β-CICLODEXTRINA NO TINGIMENTO DE LÃ COM EXTRATO DE URUCUM (BIXA ORELLANA)

Universidade Tecnológica Federal do ParanáTrabalho vencedor II Simpósio Paranaense de Engenharia Têxtil da Universidade Tecnológica Federal do ParanáRevisão: Fernando Oliveira (UFRN), Andréia Bortoluzzi da Silva (UEM)

FELIPE VIDOTO DuTRA, BIAnCA BASTOS CARuzI, IuKI KAWASAKI, TAíS LARISSA SILVA, FABRICIO MAESTá BEzERRA

QUÍMICA TÊXTIL

de lã, aplicando β-Ciclodextrina (β-CD) com o intuito de verificar sua eficiência na proteção contra a fotode-gradação da molécula do corante, comparando a força do corante e sua intensidade colorística com amostras sem a utilização deste produto. A β-CD mostrou ser eficiente na melhora da solidez à luz e no aumento da igualização/uniformidade da amostra.

Palavras-chave: Corante natural; fotodegradação; β-Ciclodextrina.

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premiação

1. INTRODUçÃO O processo de tingimento é considerado um dos

mais importantes no setor industrial têxtil, fazendo com que o artigo tenha maior valor comercial devido o ganho de cor. De acordo com Twardokus (2004), o tingimento pode ser definido como um processo que permite variações físico-químicas no substrato, provo-cando mudança na percepção da luz com a utilização de corantes ou pigmentos.

No entanto, a inserção de corantes neste processo está sujeita ao auxílio de produtos químicos, denomi-nados auxiliares de tingimento. Estes apresentam alta carga de produtos poluidores, tornando a indústria têxtil uma das que mais provocam danos ao ambien-te (RODRIGUES & ARAÚJO, 2013). Dessa forma, uma das alternativas para amenizar o impacto ambiental é a substituição dos corantes sintéticos e auxiliares por compostos naturais, apresentando uma menor toxici-dade (VERISSIMO, 2003).

Os corantes naturais devem ser vistos como uma alternativa interessante para o tingimento, mas deve-se levar em conta suas limitações para que o processo pos-sa ser realizado de forma adequada. Segundo Kumbasar (2011), uma das maiores dificuldades de sua utilização é a reprodutibilidade da cor, além da baixa solidez a luz. Encontrar soluções para estes dois pontos tornam-se fundamentais para desenvolvimento destes produtos.

Uma alternativa sustentável e promissora é o uso de ciclodextrinas (CD’s). Ao longo dos anos, elas foram empregadas nas mais diversas áreas, sendo considera-das como as mais importantes moléculas hospedeiras/receptoras (BHASKARA et al., 2011). Para Venturini (2008), este fato se deve principalmente pela grande capacida-de de formação de complexos de inclusão com uma grande variedade de substâncias, provocando altera-ções nas propriedades dos compostos complexados

Devido essa característica de possibilitar mudanças das propriedades complexadas, há um grande poten-cial de empregabilidade das CD’s no tingimento (BUS-CHMANN et al., 1998; SAVARINO et al., 1992; VONČINA et al., 2007; CARPIGNANO et al., 2010; KURKOV & LOFTS-SON, 2013) e acabamento (SZEJTLI, 2003; LO NOSTRO et al., 2003; BHASKARA-AMRIT et al., 2011; BENDAK et al., 2010; MEDRONHO et al., 2014).

Dessa forma, o objetivo deste artigo é determi-nar a influência da β-Ciclodextrina na intensidade co-lorística como agente complexante e constatar sua

influência na fotodegradação de artigos de lã tintos com extrato de urucum, assim como a possibilidade de melhoria na igualização

2. REFERENCIAL TEóRICO 2.1 Tingimento Têxtil

Segundo Zollinger (1991), o tingimento de artigos têxteis consiste em vários processos que devem ser escolhidos de acordo com a natureza da fibra, carac-terísticas estruturais, classificação e disponibilidade do corante a ser utilizado, afinidade tintorial e considera-ções econômicas.

O processo de tingimento pode ser dividido em três etapas: a montagem, a fixação e o tratamento final (GUARATINI & ZANONI, 2000). A montagem do corante na fibra consiste na fase de adsorção do corante, etapa cinética que ocorre devido a afinidade do corante para com a fibra. Já a fixação do corante à fibra é feita atra-vés de reações químicas ou da simples insolubilização do corante, ocorrendo usualmente durante a fase de “montagem” e fixação. Finalmente, se tem a operação final de lavagem, que visa retirar o excesso de corante original ou o corante hidrolisado não fixado (CEGARRA & VALLDEPERAS, 1981).

Para que tal processo ocorra, a indústria têxtil uti-liza de grandes quantidades de água, além de gerar uma grande carga de efluentes. Segundo Khouni et al. (2011), esse efluente gerado é um problema ambiental significativo, uma vez que a maioria dos corantes sinté-ticos tem complexas estruturas moleculares aromáti-cas, que os tornam inertes ou de difícil biodegradação quando lançados no ambiente.

Com a crescente demanda de melhorias ambien-tais, a redução de efluentes tóxicos se tornou uma das principais preocupações da indústria de corantes. Uma das alternativas é a substituição dos corantes sintéticos por corantes naturais. Oda (2011), destaca que a utiliza-ção de corantes naturais vem aumentando a cada ano, fato este justificado pela crescente demanda de pro-dutos eco-friendly, o que valoriza produtos oriundos de matérias-primas naturais, diminuindo os danos à saúde humana e ao ambiente (SELVI et al., 2013).

2.2 Corantes naturaisDesde tempos pré-históricos, os corantes natu-

rais vêm sendo utilizados para tingir artigos têxteis de algodão, linho e lã (CRISTEA, 2006). Porém, segundo

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QUÍMICA TÊXTIL

60 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

Schweppe (1992), sua utilização praticamente desa-pareceu com o surgimento dos corantes sintéticos, principalmente pela grande reprodutibilidade de sua cor, alta solidez e baixo custo quando comparados aos componentes naturais.

Mesmo com as vantagens da utilização dos co-rantes sintéticos, há um crescente interesse na revita-lização dos corantes naturais no tingimento têxtil, pois o uso deste tem como base argumentos em torno de sustentabilidade, química verde e baixa toxicidade.

De acordo com Bechtold et al. (2006), a introdução dos corantes naturais em processos industriais deve seguir alguns parâmetros:• adaptação do processo tradicional a novos equi-

pamentos e tecnologias;• capacidade de abastecimento do processo com

material necessário;• seleção dos materiais que possuam características

aceitáveis de solidez.

Tal introdução também deve ser feita através da determinação das condições ótimas de aplicação dos corantes, pela verificação dos resultados da relação fi-bra/corante, de modo a se obter o melhor rendimento e qualidade dos tingimentos, bem como a determina-ção da solidez dos substratos à lavagem e à luz e pro-dução de uma cartela de cores variadas (RODRIGUES & ARAÚJO, 2013).

Um dos principais problemas dos corantes natu-rais é a solidez à luz. Segundo Cristea (2006), tal soli-dez é influenciada por fatores internos como o estado físico e químico do corante, concentração do coran-te, natureza da fibra e o tipo de mordente utilizado. A radiação é o principal fator na degradação do co-rante, e essa pode alterar a intensidade colorística de artigos que utilizam corantes naturais, principalmente nas cores laranja e amarelo (GANTZ & SUMNER, 1957). A proteção da estrutura química do corante, princi-palmente com relação ao grupo fotossensível, se faz necessário para que se tenha sucesso comercial com este tipo de produto.

2.3 CiclodextrinaAs ciclodextrinas (CD’s) são produtos cíclicos da

hidrólise enzimática de um material renovável, amido, por alguns microorganismos (LOFTSSON, 2002). As três ciclodextrinas naturais mais conhecidas são a alfa CD

(α-CD), beta CD (β-CD) e gama CD (γ-CD), compostas de seis, sete e oito unidades de D-(+)-glicopiranose, respectivamente.

Segundo Matioli et al. (2000), as CD’s são produzi-das por meio do amido pela reação de ciclização das cadeias lineares de glucopiranose pela enzima ciclo-maltodextrina-glucanotransferase (CGTase), apresen-tando parte externa hidrofílica e uma cavidade inter-na hidrofóbica. As ciclodextrinas complexam parcial-mente ou integralmente as moléculas, como pode ser observado na Figura 1. A complexação depende das dimensões, que devem ser compatíveis com sua cavi-dade e dessa forma alterarão ou alteram as proprieda-des físico-químicas, solubilidade em água, estabilidade e biodisponibilidade da molécula hóspede (McCOR-MACK & GREGORIADIS , 1998). Outra característica im-portante é que as ciclodextrinas são capazes de formar complexos de inclusão tanto no estado líquido quan-do no estado sólido (SÁ BARRETO & CUNHA-FILHO, 2008), o que as tornam de grande interesse por parte da indústria.

Na indústria têxtil as ciclodextrinas podem ser consideradas como uma nova classe de substâncias auxiliares, formando complexos que auxiliam nos pro-cessos de adsorção de corantes, melhorando a unifor-midade no tingimento (CARPIGNANO et al., 2010; PAR-LATI et al., 2007) e auxiliando nas lavagens posteriores (VONCINA, 2010; CIRELI & YURDAKUL, 2006). Estes com-plexos têm mostrado que podem modificar a reativida-de química, aumentar a estabilidade, afetando sua vo-latilidade e estabilização de substâncias sensíveis à luz, provocando alterações significativas nas propriedades fotofísicas, assim como no calor e oxidação (SHAIKH et

Figura 1. Exemplo de complexação integral (a) e parcial (b) de um substrato pela ciclodextrina, (VONCINA, 2010).

(a) (b)

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www.abqct.com.br 61QUÍMICA TÊXTIL

premiação

al., 2012; ANDERSEN & BUNDGAARD, 1984). Tais caracte-rísticas podem solucionar os problemas citados com a utilização de corantes naturais em artigos têxteis.

2.4 ColorimetriaA colorimetria instrumental, quantificação da cor

em coordenadas, oferece a industria têxtil a possibili-dade de incremento da reprocutibilidade da cor, assim como um apoio ao controle de qualidade de artigos tintos. A cor não é uma propriedade intrínseca apenas do objeto, mas uma percepção visual, que depende do observador e da fonte (SALEM, 2010).

A cor, no tingimento, pode ser definida mediante a relação entre a concentração de corante no substrato têxtil e sua curva de refletância. Dessa forma, é possível, por cálculos, estabelecer a intensidade dessa cor, de-nominada por K/S (VALLDEPERAS, 1994). O K/S é uma relação entre o coeficiente de absorção e o coeficien-te de dispersão apontado por Kubelka-Munk, quanto maior o K/S, menor a refletância do substrato, ou seja, maior a quantidade de corante foi absorvida por ele (KUBELKA, 1948).

Além da determinação da intensidade colorística (K/S), é importante para a colorimetria a forma que as cores possam ser representados nos espaços topográ-ficos, agrupamentos das cores de forma sistemática, tornando-as coordenadas numéricas. Um exemplo de espaço é o CIE LCH, criado pela Commission Internatio-nale de l´Éclairage (CIE), representado na Figura 2.

A distribuição das cores no espaço CIE LCH de acordo com Nassau (1998), é feita em três eixos, LCH, o eixo L representa a luminosidade, valor mínimo de 0 (sem claridade), preto absoluto, e 100 valor máxi-mo, branco absoluto, o eixo C a saturação ou croma,

variando de 0 cor acinzentada (insaturada), até a ex-tremidade do círculo considerada cor pura, e o eixo H é a matiz ou Hue, com unidade na forma de graus que varia de 0o (vermelho), 90o (amarelo), 180o (ver-de), 270o (azul). O espaço de cor na área têxtil se faz necessário para que se possa avaliar de forma coeren-te e certeira a qualidade do tingimento e sua repro-dutibilidade, assim como a avaliação da intensidade colorística (K/S)

3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Extração do corante

A preparação do extrato do corante ocorreu com a imersão da semente de urucum em uma solução 6:4 (água:etanol), por 1 hora a 60 °C em banho-maria. Em seguida foi realizado o processo de filtração da solu-ção, obtendo o extrato final de corante.

3.2 Tingimento O tingimento foi realizado em substrato 100%

Lã, ,relação de banho 1:20 e pH 4 – 5 . O processo foi re-alizado a uma temperatura de 98 ºC com uma concen-tração de eletrólitos de 10 g L-1 e 200 mL L-1 de extrato de corante. Para efeito comparativo o tingmento foi re-alizado sem e com a inserção de β-CD diretamente no banho, com uma relação molar 1:1.

3.3 FotodegradaçãoApós o tingimento, as amostras foram expostas a

uma temperatura de 60 ºC durante 30 horas na máqui-na SunTest utilizando lâmpada de Xenon, potência de 1.700 W, irradiação 45 Wm-2, a fim de simular a fotode-gradação do substrato.

3.2 Espectrofotometria As amostras foram analisadas no espectrofotô-

metro de remissão Spectrum 550 Datacolor. Foram re-alizadas três tomadas de cor nos substratos antes da exposição a luz e depois, gerando como documento de saída, gráficos de intensidade colorísticas (K/S), co-ordenadas tricromáticas e espaço CIE LCH.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados da avaliação de cor das amostras

tintas com o extrato do urucum podem ser vistos na Figura 3.

Figura 2. Espaço de cor CIE LCH (MINOLTA, 2007).

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QUÍMICA TÊXTIL

62 www.abqct.com.brQUÍMICA TÊXTIL

Comparando as Tabelas 1 e 2 é possível inferir que os artigos se diferem em todas as coordenadas CIE LCH. O substrato de lã tinto com o extrato de urucum juntamente com a inserção de β-ciclodextrina apresenta maior lu-minosidade, maior saturação e é mais vermelho, evidenciando a influência da β-CD na mudança das propriedades da cor. Com a utilização do espectrofotômetro, se pode apontar que este processo apresenta força do corante, in-tensidade de 112,43%, maior concentração de corante na amostra com a inserção de β-CD, fato este, que também é observado na Figura 4 (a).

Figura 3. Tingimento da lã com extrato do urucum (a) sem a inserção, e (b) com a inserção de β-CD sob iluminante D65, A e F02, respectivamente.

(a) (b)

Leitura Luminosidade (L) Saturação (C) Matiz (H)

1 69,87 32,75 81,02

2 67,32 33,78 81,94

3 68,50 33,95 80,63

Média 68,563 33,493 81,197

Desvio Padrão 1,276 0,649 0,673

As Tabelas 1 e 2 representam as coordenadas no sistema CIE LCH das amostras citadas sob iluminante D65.

Tabela 1. Coordenadas CIE L*C*H* do artigo tinto com o extrato de urucum sem β-CD

Tabela 2. Coordenadas CIE L*C*H* do artigo tinto com extrato de Urucum com inserção de β-Ciclodextrina

Leitura Luminosidade (L) Saturação (C) Matiz (H)

1 70,94 38,85 79,91

2 71,09 39,02 79,49

3 70,14 38,15 79,67

Média 70,724 38,675 79,692

Desvio Padrão 0,417 0,376 0,170

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premiação

A maior intensidade colorística (K/S) e as mudanças nas coordenadas CIE também foram observadas no tra-balho de Vonĉina et al. (2007), os quais constataram, como neste trabalho, que a inserção de ciclodextrinas no tingimento provocou aumento no K/S, pois a ciclodextrina agiu como agente retardante de tingimento, ou seja, provocou melhor igualização. O tingimento com β-CD também apresentou menor desvio padrão das coordena-das LCH quando se utilizaou β-CD no tingimento. O menor desvio das leituras mostram um material mais homogê-neo e com o corante melhor distribuido em na superfície do tecido de lã. A inserção da ciclodextrina faz com que mude a difusidade do corante, pois este está inserido dentro de sua cavidade. Dessa forma, há a alteração na taxa de tingimento que, assim como no trabalho de Parlati et al. (2007), resulta em um tingimento mais uniforme e um aumento na intensidade da cor. Os resultados da avaliação de cor após as amostras serem submetidas ao teste de fotodegradação estão dispostos na Figura 5.

(a)

(a)

(b)

(b)

Figura 4. Gráfico de K/S em função do comprimento de onda, (a) antes da exposição a luz, (b) depois da exposição a luz

Figura 5. Fotodegradação do tingimento da lã com extrato do urucum (a) sem a inserção de β-Ciclodextrina (b) com β-Ciclodextrina, sob iluminante D65, A e F02, respectivamente.

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Assim como nos resultados citados anteriormente, o substrato de lã tinto com o extrato de urucum juntamen-te com a inserção de β-ciclodextrina apresentam maior luminosidade e maior saturação, após exposição à luz. Com a utilização do espectrofotômetro, se pode apontar que este processo apresenta força do corante e intensidade de 214,30%, sendo um valor que distingue as duas amostras principalmente no matiz, ou seja, a β-CD preservou o tom do tingimento, enquanto que o artigo sem a ciclodextrina mudou esta característica. Com a Figura 4 (b) se pode verificar a grande diferença na intensidade colorística (K/S), mostrando que após a exposição à luz se tem substratos com cores distintas. Os valores da intensidade colorística das amostras estão dispostos na Tabela 5.

As Tabelas 3 e 4 apresentam as coordenadas no sistema CIE LCH das amostras expostos a fotodegradação.

Tabela 3. Coordenadas CIE L*C*H*, iluminante D65, do artigo tinto com o extrato de urucum sem β-CD após a fo-todegradação

Leitura Luminosidade (L) Saturação (C) Matiz (H)1 72,86 12,90 77,402 69,67 12,81 75,273 71,80 12,65 76,73

Média 71,442 12,787 76,466Desvio Padrão 1,328 0,103 0,883

Tabela 4. Coordenadas CIE L*C*H*, iluminante D65, do artigo tinto com extrato de urucum com β-CD após a foto-degradação.

Leitura Luminosidade (L) Saturação (C) Matiz (H)

1 78,01 15,62 78,332 76,04 15,76 76,31

3 76,06 15,59 76,34

Média 76,704 15,720 76,996

Desvio Padrão 0,926 0,075 0,947

Tabela 5. Intensidade Colorística (K/S) das amostras antes e depois da fotodegradação.

Amostras Intensidade Colorística (K/S)

Sem fotodegradaçãoLã sem β-CD 4,16

Lã com β-CD 4,72

Com fotodegradaçãoLã sem β-CD 1,86

Lã com β-CD 3,40

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premiação

A Tabela 5 evidencia os efeitos da inserção de β-CD no artigo de lã, promovendo maior intensida-de colorística. Além disso, pode-se observar que o substrato que teve a inserção da β-CD, apresentou queda de intensidade colorística após exposição à luz de 27,97 %, enquanto o artigo que não teve a inserção deste produto apresentou redução de 55,28 % no valor do K/S, comprovando a eficiência da complexação na redução dos efeitos da fotode-gradação. A bixina, componente responsável pela coloração nas sementes do urucum, foi complexada pela β-CD, fato este que promove proteção contra a degradação.

5. CONCLUSÃO O extrato de urucum mostrou ser eficiente no tin-

gimento de tecidos de lã, apresentando coloração ama-relada. A lã apresentou afinidade com o extrato, fazendo com que ele seja facilmente tinto pelo corante extraído.

A realização do teste de exposição à luz comprova que a fotodegradação é um dos pricipais problemas para a utilização de corantes naturais nos processos de tingimento. A inserção de β-Ciclodextrina mostrou ser um auxiliar eficiente contra a sensibilidade à luz, promovendo a manutenção da intensidade colorística do artigo tinto. Além disso, o tingimento apresentou maior igualização, atribuindo melhor distribuição do extrato de urucum sobre a superfície do tecido de lã.

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RESUMOO controle e monitorização online de dois pro-

cessos tingimento diferentes, com corantes reativos, foram estudados pela avaliação da sua cinética de tin-gimento. O estudo da cinética do tingimento foi con-sumado com a avaliação das respectivas curvas do es-gotamento dos corantes, presentes na solução de tin-gimento, que foram efetuadas em diversas condições, características de cada processo de tingimento. Os resultados obtidos foram fundamentados em modelos matemáticos desenvolvidos, que permitiram uma ava-

CONTROLE E MONITORIZAÇÃO DA CINéTICA DE TINGIMENTO: TINGIMENTO EM jIGGER VS TINGIMENTO POR ESGOTAMENTO CONVENCIONAL

Universidade do Minho, Portugal - [email protected]ão: Reinaldo Ferreira

MARCO R. M. BARROS

QUÍMICA TÊXTIL

liação direta da concentração dos corantes no banho de tingimento, sem recurso de técnicas analíticas adi-cionais. Este projeto multidisciplinar foi desenvolvido em colaboração com uma empresa têxtil, fornecendo um modelo prático do sucesso na pesquisa cooperati-va entre a universidade e a indústria.

Palavra-chave: cooperação universidade - empresa, processos de tingimento, monitorização on-line e controle do tingimento, tingimento com corantes reativos.

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tecnoloGia

1. INTRODUçÃOHoje em dia, o mercado de têxtil enfatiza-se cada

vez mais por lotes pequenos de tingimento, alta qua-lidade reivindicada e de uma resposta rápida. A fim de serem competitivas neste cenário, as empresas devem otimizar os seus processos produtivos, para reduzir os custos de produção. Para tal é necessário obter cores “a primeira” e reduzir os seus tempos de processo. Es-tudos precedentes mostraram que uma adição de co-rante num tingimento aumenta os custos do processo ate 30%. No caso de um retingimento o custo pode ir de 70% ate 130%.

A empresa Somelos Acabamentos S.A., trabalha com máquinas de tingimento do tipo Jigger, que tem uma combinação do processo de esgotamento e de impregnação.

Consequentemente, os testes da reprodução da cor realizados no laboratório são executados em má-quinas de esgotamento tradicional. O fato, de usar dois sistemas de tingimento totalmente distintos, é uma das principais razões para a falta da reprodutibilidade entre ambos.

A cinética de um tingimento depende fortemen-te do tipo de maquinaria e dos processos usados no tingimento. Este problema adquire um grande signi-ficado para a maioria de parte das empresas de tingi-mento (Santos, 2003). Aceita-se geralmente que a de-terminação curva do esgotamento é essencial para os resultados do tingimento.

Contudo, este parâmetro pode somente ser ava-liado pelo cálculo da concentração do corante presen-te na fibra ou no banho de tingimento. Uma avaliação correta da cinética do tingimento com corantes reati-vos, implica para saber o comportamento dos mesmos nas diferentes fases do processo de tingimento, que podem ser obtidos pela monitorização online de um tingimento (Gomes, 2000). Os dados recolhidos da ci-nética de tingimento, podem também permitir a com-paração entre dois ou mais processos de tingimento (Parque, 1985; Gilchrist e Nobbs, 1997; Santos, 2003).

Um trabalho precedente mostrou alguns desvios hipocrômicos da absorvância no espectro visível de al-guns corantes reativos na presença dos eletrólitos (clo-reto de Sódio ou Sulfato de Sódio) e deslocamentos batocrômicos e hipercrômicos na presença de agentes alcalinos (hidróxido de sódio e carbonato de sódio). Foi demonstrado também que sob circunstâncias alcali-

nas (no pH estável), os espectros visíveis dos corantes sofrem alterações ao longo do tempo. Para realizar a monitorização das curvas de esgotamento com tais características, devem de ser corrigidos os desvios espectrais. (Parque, 1985; Santos, 2003). Os principais corantes reativos usados na “Somelos Acabamentos” foram estudados e os resultados das cinéticas dos tingimentos foram obtidos com o SIMCOR – Sistema Integrado da Monitorização da Cor, pela análise espec-trofotométrica.

2. PROCESSO DE TINgIMENTOO tingimento de fibras de têxtil envolve transfe-

rência de corante da solução tingimento para a fibra, num sistema que integre com a fibra, a água, os coran-tes, os auxiliares e a maquinaria usada.

2.1 Tingimento em jiggerO tingimento em Jigger pode ser visto como um

sistema misto de tingimento em esgotamento e por impregnação. A tela aberta passa de um rolo através do banho de tingimento que esta no fundo da máqui-na até ao outro rolo da máquina. Quando toda a tela passou através do banho, o sentido será invertido. O sucesso do tingimento em jigger depende da quanti-dade de banho retida pela tela, do grau de esgotamen-to do corante pela fibra no período da interrupção, e da amplitude da troca do banho durante o mergulho seguinte (Broadbent, 2001).

2.2 Tingimento por esgotamentoconvencional

Nos processos de tingimento por esgotamento convencional há uma longa estadia de contato entre a fibra e o banho de tingimento. As fibras absorvem gradualmente os corantes, conduzindo a uma diminui-ção da concentração do corante presente no banho de tingimento. No equilíbrio, dizemos que o banho esta esgotado (Gomes, 2000; Santos, 2003).

3. MODELO MATEMÁTICO DESENVOLVIDONa primeira fase deste trabalho, estudou-se o

comportamento individual dos corantes por técnicas espectrofotométricas ao longo do tempo, em condi-ções de tingimento laboratoriais. Os valores da absor-vância em cada comprimento de onda foram armaze-nados numa matriz, chamada a matriz base de dados

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(2)

(3)

Figura 1. Matriz base (BM)

Figura 2. Vector base (BV)

(BM) (figura 1). Para corrigir a BM, deve ser definido o vetor da calibração (BV) de cada corante (figura 2). Baseado nestas duas matrizes, a matriz do erro (EM) (1) e então estimada.

(1)

A maioria dos banhos de tingimento contem três corantes (A, B, C) em diversas concentrações, a fim reproduzir uma cor desejada. Neste caso, para construir a matriz da correção (CM), e necessário saber o comportamento de cada corante nas várias fases do tingimento. A EM mínimo e máximo e dado pelas equações 2 e 3, respectivamente.

Comprimentode onda

Absorvânciafunção do tempo

1 ... z

n1 m1n1 ... mzn1... ...

n61 m1n61 ... mzn61

Comprimentode onda

Absorvâncian

n1 v1... ...

n61 v61

EMn x m =| BMn x m |

| BMn x m | - | BVm |

| AMn x m min + BMn x m min+ CMn x m min |

| AMn x m max + BMn x m max+ CMn x m max |

| AMn x m min + BMn x m min+ CMn x m min | - | BVm x 3 |

| AMn x m max + BMn x m max+ CMn x m max | - | BVm x 3 |EMn x mmax =

EMn x mmin =

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(4)

A EM depende da concentração do eletrólito e do agente alcalino presentes no banho de tingimento. Assim, e necessário obter dois pontos auxiliares, X e Y, correspondendo aos valores mínimos e máximos da tabela de au-xiliares de tingimento (tabela 1). Os pontos restantes serão estimados por regressão linear.

tecnoloGia

Figura 3. BM antes de correcção.

Tabela 1. tabela de axilares de tingimento

Com esta matriz nova (EM), os valores de BM são corridos pela equação 4, e obtendo-se os valores corrigidos numa nova matriz, matriz de correção (CM).

4. APLICAçÃO DO MODELOSimulou-se um tingimento com três corantes sem substrato, realizado em ambiente laboratorial, para definir

BM (figura 3). O modelo desenvolvido foi aplicado para corrigir os desvios espectros dos valores de BM da simula-ção de tingimento (figura 4).

Corante % 0.5 1 2 3 4 5

Cloreto de sódio (g/l) 30 10 50 60 70 80Bicarbonato de sódio (g/l) 1 1 1 1 1 1

Carbonato de sódio (g/l) 8 8 8 8 8 8

Hidróxido de sódio (g/l) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Matriz do erro X ξ1 ξ2 ξ3 ξ4 Y

CMn x m = BMn x m(-EMn x m +1)

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Analisando estas duas figuras, pode-se indicar que, o modelo desenvolvido corrige os desvios espec-trais provocados pela presença de eletrólitos e agentes alcalinos presentes no banho de tingimento, permi-tindo assim, uma avaliação rigorosa da concentração dos corantes presentes no banho de tingimento. Uma concentração mais elevada de eletrólitos e agentes alcalinos implica maiores desvios espectrais e conse-quentemente maiores valores da matriz do erro (EM).

5. CONCLUSÃOCom este trabalho foi possível criar um mode-

lo da calibração para as análises quantitativas exatas

Figura 4. BM após correcção.

online da concentração dos corantes presentes na solução de tingimento. Os desvios espectrais dos co-rantes reativos foram corrigidos com a aplicação dos modelos. Este fato permitiu a análise direta dos coran-tes nas soluções sem aplicação de técnicas analíticas adicionais, e consequentemente a avaliação rigorosa da sua concentração ao longo do tingimento. Os mo-delos foram integrados no sistema de monitorização da cor (SIMCOR) e usados na otimização de processos tingimento em Jigger e no processo de tingimento do laboratório, tendo por resultado a melhoria signi-ficativa da reprodutibilidade entre produção e labo-ratório, por comparação da cinética de esgotamento.

tecnoloGia

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A MK está completando 35 anos de existência – sua fundação data de 1º de setembro de 1979. Estimulado pelo desafio, seu fundador, Milton

Kogler, identificou oportunidades onde todos viam dificuldades. Para suprir a falta de tensoativos impor-tados, buscou insumos locais e ajustou o processo produtivo para não deixar que seus clientes da época – quando atuava como consultor de curtumes – paras-sem de produzir por falta de insumos.

O destino premiou a audácia e a MK nestas três décadas e meia cresceu continuamente, sempre foca-da na solução dos desafios da indústria de transforma-ção química, dentre elas da indústria têxtil.

Hoje a MK conta com três plantas industriais: a Unidade Sul, localizada em Portão (RS) onde também se encontra a sede administrativa, a Unidade Nordeste, em Juazeiro (BA) e a Unidade Centro-Oeste, em Três La-goas (MS). As unidades produtivas da MK possibilitam

sínteses de diversas bases químicas utilizadas em seus produtos. São plantas de reação líquida, de polimeriza-ção, de extração e de mistura que permitem a elabora-ção dos produtos para diversos tipos de aplicação. Esta estrutura pode produzir mais de 4 mil toneladas de pro-dutos por mês. E para garantir o pronto atendimento de indústrias localizadas em qualquer região do Brasil, a MK também conta com dois Centros de Distribuição, locali-zados em Canelinha (SC) e Artur Nogueira (SP)

A filosofia de entender profundamente o negó-cio do cliente faz parte do DNA da MK, sendo que os Agentes Técnicos são profundos conhecedores dos processos da indústria têxtil, fato que se reproduz também nos profissionais das equipes de Pesquisa & Desenvolvimento e de Aplicação Técnica. Com base nestes expertises, a MK disponibiliza hoje para a indús-tria têxtil uma linha completa de insumos e auxiliares para todas as etapas do processamento têxtil, desde

MK COMPLETA 35 ANOS DE ATUAçÃO NO MERCADO

QUÍMICA TÊXTIL produtos e serviços

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QUÍMICA TÊXTIL produtos e serviços

a preparação até o acabamento, incluindo tingimento, estamparia e lavanderia.

O compromisso com a qualidade sempre balizou as atividades da MK nestes 35 anos e pode ser perce-bido tanto nos produtos como nos serviços técnicos, comerciais e logísticos prestados aos clientes. Como referência desta confiabilidade a MK conta com a certi-ficação de seu sistema de gestão da qualidade em con-formidade com a norma ISO 9001, desde 1999.

O trabalho desenvolvido por toda a equipe da MK tem como finalidade auxiliar o cliente a obter os melhores resultados em seus produtos e processos, ou seja, além do foco no cliente, compartilha o foco DO cliente. Isto conduz toda a atuação da MK, desde o de-senvolvimento dos produtos, passando pela estrutura de aplicação, vendas, logística, suporte e assistência técnica. Exemplo disso é a filosofia de sustentabilida-de, que visa oferecer aos clientes soluções que lhes permitam obter os melhores resultados em termos de

II SIMPóSIO PARANAENSE DE ENgENhARIA TÊXTIL DA UNIVERSIDADE TECNOLógICA FEDERAL DO PARANÁ

redução do impacto ambiental dos processos de pro-dução (preocupação com o Planeta), redução de riscos e melhoria das condições de trabalho dos operadores (preocupação com as Pessoas) com alta eficiência pro-dutiva e incremento da qualidade dos artigos produzi-dos (preocupação com o Lucro).

“Sabemos que os desafios são grandes, mas não maiores que a nossa vontade de contribuir com este setor de grande importância para o nosso país”, destaca o Diretor Presidente, Milton Kogler. Atuando desta for-ma, a MK tem plena consciência que continuará cres-cendo e dando suporte ao crescimento das indústrias que têm o nobre propósito de transformar fibras, fios e tecidos em produtos de destaque nos mais exigen-tes mercados, excedendo às expectativas dos clientes. Como diz o slogan da campanha de comunicação des-te ano: um sonho transformado em realidade também na indústria têxtil, e que faz da MK uma parceira que está SEMPRE COM VOCÊ!

Na semana do dia 13 a 17 de Outubro a Univer-sidade Tecnológica Federal do Paraná, campus de Apucarana, realizou o II Simpósio Paranaen-

se de Engenharia Têxtil. Tal evento tem enfoque cientí-fico e contou com a apresentação de trabalhos, sendo que o melhor trabalho foi escolhido por uma comissão científica juntamente com avaliadores da Universidade Federal de Santa Catarina, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Universidade Estadual de Maringá e Universidade de São Paulo, em parceria com a Associa-ção Brasileira de Químicos e Colorístas Têxteis (ABQCT).

O trabalho intitulado “Utilização de b-ciclodextri-na no tingimento de lã com extrato de urucum (Bixa Orellana”)foi o vencedor, e este tem como autores Fe-lipe Vidoto Dutra, Bianca Bastos Caruzi e Iuki Kawasaki, sob Orientação dos Professores Fabricio Maestá Bezer-ra e Tais Larissa Silva.

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chapéu

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