MANUAL DE PREPARACIN DEL ALGODN

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Introduccin: El Algodn sigue siendo el REY de las fibras

El algodn es el hueso principal de los mercados textileros. Tiene muchas cualidades e innumerables usos, lo cual se convierte en la fibra ms utilizada del mundo. Tiene una fuerza relativamente buena, y se considera que provee prendas textiles confortables debido a la buena absorcin de humedad y sus propiedades de tejido. Las fibras de algodn son los pelos de las semillas de la planta Gossypium, la forma ms pura de la celulosa que se encuentra en la naturaleza. Estas son por lo general blancas en color, aunque algunas variedades han sido mezcladas para incorporar un color natural. Cada fibra es formada por la elongacin de una sola clula en la

superficie de la semilla. La palabra algodn es derivada del nombre rabe kutan, o qutan, dependiendo del dialecto. Bajo un microscopio, una fibra de algodn se ve muy fina, una fibra regular, se ve como un moo enrollado, o un tubo enrollado colapsado. Estos giros se conocen como circunvoluciones. Casi que los requerimientos de las fibras textiles de medio mundo son cumplidas por el algodn. Es producido en muchas partes del mundo, donde haya un clima caliente y seco; los principales productores son EEUU, la antigua Unin Sovitica, China, India, Egipto, frica y Sur Amrica. La longitud de la fibra vara con el tipo y la calidad, dentro de un rango de 10 a 65 mm; el dimetro de la fibra vara entre 11 y 22 mm. El algodn es una fibra relativamente resistente, con una fuerza de 25 a 35 cN/tex y una elongacin de rompimiento de 7 a 9%. Es ms fuerte cuando est hmedo. El algodn tambin absorbe humedad, lo cual hace que las prendas de algodn sean confortables al usarse en climas calientes (retencin de agua del 50% y de humedad un 7%).

El algodn es utilizado tanto en un 100% o en mezclas con otras fibras, ya sea para textiles caseros o en ropa. Sin embargo, las fibras sintticas han sido ampliamente reemplazadas en su uso en textiles industriales. Aunque es muy popular, el algodn es una de las fibras ms problemticas, en cuestin de su humedad general y en la parte de teido. Frecuentemente, los

problemas en los materiales con el algodn teido no se deben al proceso de teido, sino a algunos defectos latentes introducidos en una produccin anterior y en las fases del proceso. Con frecuencia, las causas principales de un problema en un material teido se pueden trazar incluso hasta la produccin del algodn.

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Estructura de la Fibra del Algodn

Mientras que la fibra de algodn contiene alrededor de un 96% de celulosa, tambin hay otros componentes presentes, los cuales deben ser removidos durante los procesos preparatorios para obtener un proceso de teido exitoso. La siguiente tabla resume la composicin natural del algodn. Tabla 1. Tpica composicin del algodn. Componente Proporcin Fibra Completa 88.0 96.0 0.7 1.2 0.4 1.0 1.1 1.9 0.7 1.6 0.5 1.0 Pared Principal 52 12 7 12 3 14

Celulosa Pectina Cera Protenas Ceniza Otros componentes orgnicos

Por lo tanto, la pared principal contiene la mayor cantidad de compuestos no celulsicos. El nivel de contaminacin del algodn es afectado por la geologa del rea de cultivo, la constitucin del suelo, las condiciones climticas durante el perodo de

maduracin, las tcnicas de cultivo, los qumicos, pesticidas y fertilizantes, as como las tcnicas de recoger el algodn. Los componentes bsicos que son responsables por las complicadas interconexiones en la principal pared celular, son celulosa, hemi-celulosa, pectinas, protenas, pigmentos e iones. Estos componentes estn presentes a lo largo de la pared celular. La nica diferencia es la distribucin y naturaleza de cada componente, mientras se aproximan a la pared celular secundaria. En la pared celular secundaria se encuentra principalmente una celulosa cristalina. Gossypol (C30H30O8), n-triancontanol

(C30H61OH), y montanyl (C28H57OH), son compuestos de alcohol mono-hdricos con un peso molecular alto, que tienen puntos de fusin en un rango de 140 214C. Gossypol es un pigmento poly-fenlico encontrado en la fibra del algodn. Es uno de los componentes responsables del color del algodn. N-tricontanol se cree que que acte como un estimulador de crecimiento en la fibra natural y est presente en una gran cantidad junto con el Montanyl y el Gossypol. La pectina es un material no celulsico presente en la pared celular principal de la fibra del algodn, que acta como un material de cemento, y contribuye sustancialmente a la firmeza y estructura del algodn. Pectinas esterificadas se encuentran en las capas ms externas de la pared principal, y previenen la induccin del calcio. Tienen un gran porcentaje de cadenas de oligosacridos en su columna vertebral, las cuales son ms largas que las de las pectinas cidas, y son requeridas para la relajacin de la pared celular, necesaria para la expansin de la fibra durante su crecimiento. Una capa que se encuentra en el medio entre la pared principal y la secundaria de una fibra de algodn, contiene pectinas no esterificadas. Los iones de calcio presentes en esta capa, forman uniones con las pectinas cidas, por lo tanto sostienen los componentes unidos de la pared celular. Esta unin entre las dos pectinas no esterificadas es muy fuerte y forman una estructura rgida, que finalmente conduce a prevenir una expansin de la pared celular secundaria. Componentes proteicos: leucine, valine, proleine, alanine, oxyproteine, threonine, glutamic acid, glycine, serine, aspartic acid, asperyine, lysine, y arganine.

La cera se encuentra en el exterior de la fibra de algodn, y la cantidad aumenta con el rea de superficie del algodn. Por lo general son mezclas de alcoholes grasos, cidos grasos, y esteres de estos carbohidratos. La unin entre la celulosa y las ceras se debe principalmente a los fosfatos y aminocidos, glucosa y cidos de la cera. El punto de fusin de las ceras vara entre 60-80C.

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Pretratamiento

Un viejo dicho prevalente en la industrial textil es: Bien preparado, teido a medias. Esta declaracin no est dicha para implicar que la mayora de los problemas que ocurren en la teido se deben a una preparacin inadecuada, pero que en muchos casos, los problemas que no son detectados en la preparacin pueden conducir a una teido defectuosa. Cualquier tratamiento dado a un sustrato para remover impurezas naturales o agregadas antes del teido o acabado, se llama pretratamiento. Puede ser realizado de cualquier manera, i.e., fibras sueltas, hilos, costuras, etc. A menos que la fibra sea uniforme en la absorcin de blancura y composicin qumica, y tiene niveles ms bajos de impurezas, no absorbe el colorante o el acabo de manera uniforme.

Requerimientos del Pretratamiento: Efectos de uniformidad e igualacin Una absorbencia alta Bajo contenido de ceniza Libertad de tamao Alto grado de blancura Ausencia completa de cscaras

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Alto poder de absorcin de colorante

El pretratamiento ocupa una posicin crtica en el proceso de humidificacin. Ms del 60% de los problemas en las telas acabadas durante el proceso de humidificacin se le atribuyen completamente a la preparacin. La siguiente tabla ilustra el origen de varios defectos y su contribucin a la generacin de defectos basado en una encuesta.

Tabla 2. Defectos en el proceso de humidificacin de acuerdo a su origen. Origen del Defecto Pretratamiento: deficiencias del proceso, depsitos y residuos, daos del blanqueador, daos mercerizados Un trazado incontrolado de impurezas: biolgicas, qumicas, y mecnicas, incluyendo almacenamiento y problemas de maquinaria Diversos: calidad del sustrato, uso de los productos equivocados, negligencia. Teido Acabado % de Defectos 21 24

21 23 11

Debido a que muchos problemas de preparacin que ocurren se deben a la calidad del sustrato y pueden no aparecer hasta ya muy adelantado el proceso, con frecuencia es difcil percibir y predecir los problemas que pueden ocurrir durante los procesos de preparacin. La mayora de las fallas en la teido pueden ser eliminadas si el sustrato est bien preparado para los siguientes procesos de humidificacin.

]Tabla 3. Costo de no conformidad. Proceso Correcto desde la primera vez Adicin simple Adicin mltiple Retintura Costo 100 100 135 206 Productividad 100 80 64 48 Ganancia 100 48 -45 -375

Mientras se lleva a cabo el pretratamiento, no es necesario hacerlo lo mejor posible, pero hacerlo adecuado, tomando en consideracin los gastos de agua, energa, mano de obra, costo de maquinaria, e impacto ambiental. Las impurezas naturales presentes en el algodn, principalmente pectinas y ceras, hacen que el algodn no sea absorbente y reducen la eficiencia para realizar otros procesos. Las impurezas metlicas presentes en el algodn y el agua pueden causar graves daos al algodn tales como depsitos de fibra, prdida de fuerza y huecos, debido a la formacin de oxicelulosa, defectos de teido, baja absorcin, etc. El

pretratamiento textil juega entonces un papel importante en el proceso de humidificacin y la eficiencia del proceso depende de varios factores.

Factores que influyen en el pretratamiento Naturaleza de las impurezas presentes en el sustrato. Calidad del agua utilizada en el proceso. Calidad y cantidad de los productos qumicos y auxiliares utilizados en el proceso. Parmetros del proceso utilizados durante la preparacin.

Las fibras de algodn tambin contienen algodn inmaduro y algodn muerto, composicin que difiere de un algodn maduro.

Tabla 4. La influencia de la madurez en las impurezas de la fibra de algodn en % del peso seco. Componentes Ceras Proteinas Cenizas Pectinas Madurez (%) 0.45 1.01 0.71 0.58 Inmadurez (%) 1.14 2.02 1.32 1.28

Como resultado, stas se muestran como ms claras que el resto de la teido, o puntos blancos despus del proceso de teido. Para revisar si el algodn tiene algodn inmaduro, hay un test llamado el Blue-Green Test que se puede realizar. 1.2% C.I. Rojo Directo 81 2.8% C.I. Verde Directo 27 Tratar por completa la muestra hmeda con la receta de arriba a MLR 1:40, temp. 95C por 15 min. Remover del bao, agregar 2.5% NaCl, y tratar por 15 min. ms. Remover, enjuagar con agua fra dos veces, tratar con agua DM hirviendo a MLR 1:40 por 30 segundos. Enjuagar dos veces con agua fra y secar con aire. Medir la muestra hmeda. Las fibras maduras del algodn muestran una sombra rojiza, mientras que las inmaduras se reconocen por una sombra verdosa. Las fibras muertas e inmaduras pueden ser eliminadas con Biopol-H/C o cubiertas por residuos de colorante. Aparte de las impurezas naturales, el algodn tambin puede tener impurezas agregadas tales como agentes de apresto, los cuales son utilizados para mejorar las propiedades del tejido de los hilos, y consiste de una pelcula altamente polimerizada, formando materiales que unen las fibras, y lubricantes que son utilizados para mejorar el rendimiento del tejido.

Proceso del Agua La industria textil consume grandes cantidades de agua en sus diferentes procesos operativos. Un proceso exitoso depende fuertemente de un limpio y consistente

suplidor de agua. Generalmente, Las industrias con procesos hmedos obtienen el agua de tres fuentes diferentes. Agua superficial de reservas, ros o canales. Agua subterrnea de pozos. Agua de la canilla de servicios pblicos.

La calidad del agua depende de la fuente del agua y tambin de la estacin, en trminos de TDS, e impurezas metlicas.

3.1 Equipo de Preparacin Dependiendo de la forma del material, varias mquinas estn disponibles para el pretratamiento del algodn.

3.1.1 Proceso de Partida En el proceso de partida, debido a las grandes proporciones de licor utilizadas, las concentraciones de los qumicos es ms baja. Mquinas de proceso discontinuo son menos costosas con una inversin de bajo capital, menos espacio requerido, y flexibles para corridas de poco producto. El nmero de contratos por minuto es el factor ms importante de estas mquinas para calcular el tiempo del ciclo para la adicin de colorantes y qumicos, y el tiempo total del proceso. Para las mquinas de teido de bobina, 2-4 circulaciones por minuto son ideales. Si el licor circula en ambas direcciones, un flujo reversible rpido es recomendado. Un

cronometraje de adentro hacia afuera sera ms para compensar la resistencia de la bobina debido al encogimiento. Tambin una proporcin ptima de licor y agentes especiales son necesarios para prevenir parches en el teido. Mientras que en mquinas jet y de sobre flujo, la velocidad de la tela se debe ajustar de tal manera que 2-2.5 minutos sean utilizados para la circulacin de una cuerda y la adicin de colorantes y qumicos dentro de este ciclo. En caso que la bobina de los hilos teidos, un tejido uniforme, una densidad de 300350g/l con mangas no tejidas para prevenir la precipitacin del color en las capas ms internas ajuste de campanas en los husos para evitar canalizaciones, el uso de agentes para evitar bolsillos de aire, ajustar la diferencia en presin para evitar distorsin de la bobina de hilo, etc. Son algunas de las sugerencias prevenir un teido disparejo. Sin

embargo, cada fabricante de maquinaria da las recomendaciones estndar para sus modelos, las cuales se deben seguir estrictamente. Para teir bobinas de hilos,

mquinas jet y de flujo suave, sal comn, y iones de cloro se deben evitar para prevenir oxidacin de las partes metlicas de las mquinas.

Caractersticas/Rasgos de cada una de las mquinas para la operacin de lotes. 1. Pretratamiento de la fibra de algodn en las mquinas para teir bobinas de hilo Las balas son abiertas y empacadas en una forma de torta, en una canasta de carga, usando una selladora manual o mecnica. La densidad de la bobina es de 250350gm/lit, una proporcin de licor de 1:8 1:12, y un tratamiento a 95-98C. Evitar un tratamiento duro, canalizacin, bombas de alta presin, para evitar efectos en el desempeo de la hilatura. Las fibras son teidas principalmente para hacerlas ms modernas. 2. Hilos de algodn en forma de mechas en mquinas para teir con cabinas Tradicionalmente, la proporcin de licor de 1:10, generalmente hilos mercerizados, hilos para tejidos de punto, son procesados en esta forma para mantener volumen. Un mala circulacin de licor puede llevar a un teido disparejo. Convertir las bobinas de hilos en mechas es costoso y una prdida de operacin. 3. Caldera de Presin Principalmente usada para procesar tejidos planos en forma de cuerda. Tambin

puede ser utilizada para tejidos de punto, toallas Terry, as como las mechas de hilos. Puede funcionar bajo presin para realizar un descrude a 110C. No es recomendado para un blanqueo con perxido, ya que la vasija est hecha de hierro. Se necesita expulsar el aire antes del descrude para evitar degradacin de la celulosa y oxidacin.

4. Tina con aspadera Una de las mquinas ms viejas desarrollada para procesar tejidos de punto en una forma poco tensionada. Tambin es utilizada para tejidos planos, y toallas Terry. Opera a una presin atmosfrica, y la temperatura no excede los 85C, MLR 1:15 1:20. El material es procesado en forma de cuerda. El tiempo de proceso es ms largo. La mquina no es recomendada para materiales propensos a las arrugas. 5. Mquinas Jet

Las mquinas jet son similares a las tinas con aspadera en que las telas circulan a lo largo de la mquina. Difieren en el hecho de que la corriente de licor es forzada a lo largo de un tubo venturi. La temperatura en las mquinas jet que operan a presin atmosfrica no puede exceder el punto de ebullicin del agua, sin embargo, altas temperaturas se pueden obtener en las mquinas que operan bajo presin. Una

ventaja de la mquina jet es que menores proporciones de licor pueden ser utilizadas. En una tina, el lquido es estacionario y la tela se mueve a lo largo de ste. En una jet, tanto el licor como la tela se mueven en relacin la una con la otra. Esto aumenta el valor de intercambio entre el licor y la tela, y acelera el proceso. Los rasgos que distinguen a las mquinas jet son los tubos venturi, los cuales crean una fuerza para hacer circular la tela, y unas bombas circulantes que circulan con el bao a lo largo tubos venturi. 6. Teidora Jigger

Una mquina jigger es una mquina, que maneja la tela de forma abierta. Es una mquina simple que consiste de un rollo desenrollador y otro enrollador, una tina que contiene el licor y unos rollos que guan, permitiendo pasar la tela de ser desenrollada a ser enrollada. Despus de que la tela es transferida al rollo enrollador, el mecanismo de conduccin es reversado, y la tela hace un segundo pase por el licor retornando al rollo original, el desenrollador. El ciclo puede repetirse cuantas veces se necesita para obtener el efecto deseado.

3.1.2 Rangos de Preparacin Continua Los rangos continuos son utilizados cuando hay grandes volmenes y relativamente pocos estilos de telas para ser procesadas. Las telas se mueven continuamente (a una velocidad relativamente rpida) por todas las fases y compartimientos que proveen los qumicos, el tiempo, la temperatura y enjuague necesarios para limpiar la tela. Muchas telas van por un rango de tres secciones, en donde cada seccin est dedicada a desengomar, descrudar, y blanquear. Sin embargo, algunas telas pueden solo requerir uno o dos pasos para completar el proceso de preparacin. Por Ejemplo, tejidos de punto no son engomados, as que el desengome no es necesario. Las fibras sintticas pueden no requerir ser blanqueadas. Algunas telas pueden ir por una seccin donde el desengomado, el descrude y el blanqueo es realizado en un solo paso. Lo positivo y negativo de cada uno de estos pasos son las especificaciones de las telas y el procedimiento adecuado es determinado por ensayo y error. Cada etapa tiene tres sub-estaciones: un aplicador donde la tela es impregnada con los qumicos

apropiados, una estacin de sostenimiento, la cual provee tiempo de reaccin y temperatura, y finalmente una estacin de enjuague para limpiar todas las impurezas y residuos qumicos. El equipo est diseado para manejar las telas como una cuerda continua o como una sbana abierta a lo ancho. Un rango abierto a lo ancho requiere de equipos ms sofisticados, as como una guarnicin de gua, abridores de tela, y cmaras de vapor, para mantener la tela plana y suave. Un rango de cuerda no

necesita ser sofisticado y puede operar sin los agregados anteriormente mencionados.

Caractersticas/Rasgos de las mquinas para procesamiento continuo. Las diferentes mquinas utilizadas para la preparacin continua difieren la una de la otra en el mtodo de transportar la tela y la capacidad de la tela, y por lo tanto permiten diferentes tiempos de vaporizacin. Fabricantes lderes en maquinaria de procesamiento textil han desarrollado recientemente nuevos sistemas de aplicacin de licor, que permiten una mayor absorcin del licor (Unidades de aplicacin mxima).

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Rango de Cuerda Continua

La figura 10 muestra el diagrama del rango de cuerda. Este grfico incluye las etapas del descrude y blanqueo. Cada etapa contiene un saturador, una caja J y lavadoras de cuerda. El corazn del rango de cuerda es la caja J, y est ilustrada en la figura 11. La tela saturada es plegada en la parte de arriba de la J, y se alimenta por gravedad hacia la parte baja. El tamao de la caja J depende del tiempo de reposo y la velocidad del rango. Estas cajas son por lo general cubiertas y el vapor es caliente. El saturador est colocado al frente de la caja J y los lavadores estn colocados inmediatamente despus. Sin pausa, la tela sale de la lavadora y entra al prximo saturador. La secuencia de saturador-caja J-lavadora es repetida hasta que los pasos de preparacin se completen.

2. Rango Continuo a lo ancho Un rango continuo a lo ancho difiere del rango de cuerda solo en el equipo de manejar la cuerda. Los qumicos, la temperatura y tiempo de reposo, son los mismos para ambas. Un diagrama de rango a lo ancho se encuentra en la figura 13. a. Aplicadores Foulard Los qumicos son aplicados con el foulard, generalmente en una aplicacin hmeda. b. Vaporizadores

Los vaporizadores proveen tiempo de reposo, humedad y temperatura. El dibujo en la figura 14 muestra la combinacin de la seccin de los cilindros. La tela impregnada entra a la seccin de cilindros donde la tela es expuesta a temperatura y humedad en forma a lo ancho. Luego es doblada en una cama transportadora para proveer un tiempo de reaccin para que acten los qumicos antes de lavar la tela. Algunos

vaporizadores solo tienen la seccin de cilindros. Estas requieren ms espacio en el

piso si el tiempo de reposo ha de ser equivalente. Los cilindros combinados y los vaporizadores son el resultado de nuevos desarrollos para mejorar el consumo de costos. c. Lavadora de tela abierta a lo ancho Una lavadora de tela abierta a lo ancho puede ser una simple caja (figura 15a) conteniendo una serie de cilindros verticales, donde los cilindros ms bajos estn sumergidos en el agua de lavado. La tela entra en la caja por una punta y atraviesa la caja yendo por encima y por debajo de los cilindros. Cualquier nmero de estas cajas puede ser organizado en series para proveer la cantidad apropiada de enjuague. Cajas ms sofisticadas serian divididas en diferentes compartimientos. Los cilindros que

comprimen estn colocados entre ellos para aumentar la velocidad para remover las impurezas. Algunos estn equipados con sprays para facilitar la accin. En otros diseos, los cilindros estn apilados horizontalmente.

3.2 Quita Manchas Los materiales textiles adquieren manchas de aceite de diferentes fuentes, tales como aceites lubricantes (de alguna parte de una mquina), aceites en spray, etc. Si las telas son calentadas en esta condicin, la mancha de aceite se vuelve resistente a ser removida. Los agentes que remueven manchas aseguran remover completamente las manchas del aceite, as como tambin otras manchas. Para manchas que contienen oxido nosotros recomendamos el Sarasol-NEA junto con Saraclean-1766, ya sea con una aplicacin exhaustiva o por aplicacin con foulard.

3.3 Pre-humedecimiento Como la tela gris contiene tanto impurezas naturales como agregadas, hacen que el algodn sea no absorbente. Buenos agentes de pre-humedecimiento aseguran un

completo humedecimiento de la tela y por consiguiente una mejor absorcin de los

auxiliares o qumicos en los procesos siguientes. Este proceso de pre-humedecimiento se realiza solo, o puede ser combinado con el proceso de desmineralizacin.

3.4 Desmineralizacin Hasta hace relativamente poco, el agua de las tintoreras ha sido considerada una de las principales fuentes de contaminacin de metal. Ya hoy en da no se considera cierto. Hay una posibilidad distintiva de la contaminacin de metal en el propio algodn mucho mayor que la encontrada en la dureza de las aguas. Hoy en da no es suficiente con utilizar aguas suavizadas. La necesidad para un

secuestro efectivo y apropiado para lograr este objetivo consistentemente, y reproductivamente, se est volviendo cada vez ms importante. metlicas que pueden causar ms dao son: Metales alcalinos Metales pesados Las impurezas

Los daos potenciales son: Dao fsico y qumico al algodn durante la preparacin Sombra de profundidad reducida (disminucin en la economa de la receta del colorante) Opacidad de la sombra (menos atractivo para el cliente) Teido desigual (inaceptable para el cliente) Poca reproductividad de la sombra (baja productividad) Velocidad reducida (quejas de los clientes)

Fuentes potenciales de impurezas metlicas Agua de tintorera Algodn crudo o preparado Electrolitos: -Sal comn -Sulfato de sodio - Qumicos auxiliares - Colorantes reactivos

Dureza del algodn El nivel total de impurezas en el algodn varan de un 4% a un 12% del peso total de la fibra. Los niveles de impurezas metlicas tambin varan: De un pas a otro De una regin a otra dentro de un pas De un ao a otro dentro de una regin (de un pas determinado) De una cosecha a otra dentro de un mismo ao

Para el tintorero, os elementos que posan mayor amenaza son los alcalinos de la tierra y contaminantes metlicos como calcio, magnesio, manganeso, hierro y cobre. Dependiendo de su origen, el algodn crudo muestra diferentes contenidos de alcalinos y iones metlicos. La tabla 5 da ejemplos de contenidos metlicos con diferentes orgenes.

Tabla 5. Contenido metlico en algodn de diferentes orgenesOrigen del Algodn Ca 3147 845 700 810 600 640 Contenido metlico (mg/kg) Mg 1156 555 440 365 540 452 Fe 680 46 13 75 40 11 Cu 6 6