UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Determinación de las mejores condiciones de reproducibilidad de
tintura con colorantes reactivos en algodón 100%
Trabajo de titulación, modalidad proyecto de Investigación para la
obtención del título de Ingeniera Química
AUTOR: Yépez Lomas Karla Yanina
TUTOR: Ing. Sergio Homero Medina Romo
Quito, 2019
ii
DERECHOS DE AUTOR
Yo, Karla Yanina Yépez Lomas en calidad de autor y titular de los derechos morales y
patrimoniales del trabajo de titulación Determinación de las mejores condiciones de
reproducibilidad de tintura con colorantes reactivos en algodón 100%, modalidad
proyecto de Investigación, de conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO
DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E
INNOVACIÓN, concedo a favor de la Universidad Central del Ecuador una licencia
gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra, con fines
estrictamente académicos. Conservo a mi favor todos los derechos de autor sobre la obra,
establecidos en la normativa citada.
Así mismo, autorizo a la Universidad Central del Ecuador para que realice la
digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de
conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la ley orgánica de Educación Superior.
El autor declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma de
expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad por
cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad
de toda responsabilidad.
En la ciudad de Quito, a los 3 días del mes de diciembre de 2019
Firma:
________________________
Karla Yanina Yépez Lomas
C.C. 0401553482
iii
APROBACION DEL TUTOR
Yo, Ing, Sergio Homero Medina Romo en calidad de tutor del trabajo de titulación,
modalidad proyecto de investigación DETERMINACIÓN DE LAS MEJORES
CONDICIONES DE REPRODUCIBILIDAD DE TINTURA CON COLORANTES
REACTIVOS EN ALGODÓN 100%, elaborado por el estudiante Karla Yanina Yépez
Lomas de la Carrera de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería Química de la
Universidad Central del Ecuador, considero que el mismo reúne los requisitos y méritos
necesarios en el campo metodológico y en el campo epistemológico, para ser sometido a
la evaluación por parte del jurado examinador que se designe, por lo que lo APRUEBO,
a fin de que el trabajo sea habilitado para continuar con el proceso de titulación
determinado por la Universidad Central del Ecuador.
En la ciudad de Quito, a los 03 días del mes Diciembre del año 2019.
_____________________________
Ing. Sergio Homero Medina Romo
DOCENTE – TUTOR
CC: 1705652509
iv
Con mucho amor a mi Virgen de Las Lajas,
a mis padres Bolívar y Carmen que me han
apoyado y acompañado en este largo
trayecto, ya que gracias a ellos soy una
mujer fuerte, decidida con valores y
principios.
A mis hermanos Donny y Andrés, de los que
he recibido un gran ejemplo de
perseverancia, constancia y dedicación.
A mi novio Stalin quien ha estado conmigo
en los momentos en que quería desfallecer y
fue un soporte fundamental en mi
crecimiento personal e incentivarme a
lograr mucho más.
Karla Yépez L.
v
AGRADECIMIENTOS
Principalmente a Dios y a mi Virgen de Las Lajas por iluminarme y darme a conocer el
mejor camino a seguir.
A Universidad Central del Ecuador, a mi querida Facultad de Ingeniería Química porque
ha sido mi segundo hogar, en donde he aprendido a formarme y el lugar en donde encontré
docentes amigos que me han ayudado con sus consejos para mi formación profesional.
A mi tutor, por su orientación y asesoramiento académico para desarrollar la presente
investigación.
A la empresa SEYQUIIN CIA. LTDA por abrirme sus puertas para permitirme realizar
este proyecto de tesis y aprender a desempeñarme en otro ámbito laboral.
A Carlitos y Aleja quienes con su experiencia supieron poner su sabiduría y compartieron
sus conocimientos haciendo que este proyecto se logre con éxito.
A padres por ser mi apoyo incondicional, ser mi soporte, motivarme para seguir adelante
durante estos años, y cumplir una meta más al haberme formado como profesional, este
logro es por y para ellos. A mis hermanos, por ser un ejemplo, para exigirme más y
poder ser mejor que ellos.
A Byron (Fufu), Paul y Emy quienes han sido las personas que más estuvieron junto a mí
en mi trayecto universitario. A todos mis amigos con los que he compartido muchas
vivencias.
Finalmente, a Stalin quien ha sido la mano extendida que me ha alentado siempre, no me
ha dejado desmoronar en este camino que hemos recorrido juntos confiando en mí
capacidad para seguir adelante en de todos los momentos altos y bajos.
Muchas Gracias <3.
vi
CONTENIDO
pág.
LISTA DE TABLAS ........................................................................................................ x
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... xii
LISTA DE ANEXOS .................................................................................................... xiv
SIMBOLOGÍA ............................................................................................................... xv
RESUMEN .................................................................................................................... xvi
ABSTRACT ................................................................................................................. xvii
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1
1. FIBRAS TEXTILES .......................................................................................... 4
1.1. Fibra Textil......................................................................................................... 4
1.2. Tipo de Fibras Textiles ...................................................................................... 4
1.2.1. Fibras Naturales: ................................................................................................ 4
1.2.2. Fibras Artificiales: ............................................................................................. 5
1.3. Poliéster ............................................................................................................. 5
1.4. Poli algodón ....................................................................................................... 6
vii
1.5. Algodón ............................................................................................................. 7
2. COLORANTES REACTIVOS Y TINTURA DE FIBRA DE ALGODÓN
100% 10
2.1. Colorantes Reactivos ....................................................................................... 10
2.2. Clasificación de los colorantes reactivos ......................................................... 12
2.3. Tintura de la Fibra algodón 100% ................................................................... 12
2.3.1. Proceso de Tintura ........................................................................................... 12
2.3.2. Parámetros del proceso de tintura .................................................................... 13
2.3.3. Principio del proceso de tintoréo : Ley de Fick ............................................... 15
2.3.4. Proceso de tintura con colorantes reactivos en fibra de algodón 100% ........... 16
2.4. Instrumentos para medir el color ..................................................................... 17
2.4.1. Datacolor AHIBA IR ....................................................................................... 17
2.4.2. Espectrofotómetro Datacolor ........................................................................... 18
3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL ............................................................ 21
3.1. Diseño experimental para la Determinación de las mejores condiciones de
reproducibilidad de tintura con colorantes reactivos en algodón 100%. ........................ 21
3.1.1. Definición de variables .................................................................................... 22
3.2. Sustancias y Reactivos ..................................................................................... 24
3.3. Materiales y Equipos de laboratorio ................................................................ 24
3.4. Procedimiento .................................................................................................. 24
3.4.1. Preparación de soluciones para tintura de algodón 100%................................ 24
3.4.2. Diagrama de bloques para el proceso de teñido de fibra algodón 100% ......... 25
viii
3.4.3. Proceso de descrude y lavado de la fibra de algodón 100% ............................ 26
3.4.4. Tintura de la fibra de algodón 100% ................................................................ 26
4. DATOS EXPERIMENTALES ........................................................................ 28
4.1. Datos obtenidos en el laboratorio .................................................................... 28
4.1.1. Datos experimentales de soluciones usadas en el proceso ............................... 28
4.1.2. Datos experimentales para el cálculo de la concentración de los colorantes
reactivos .......................................................................................................................... 28
4.1.3. Concentraciones de colorantes reactivos para tintura de fibra de algodón 100%
………………………………………………………………………………...29
4.2. Distribución de ls muestras variando el pH, Temperatura y tiempo en la fibra
de algodón 100% ............................................................................................................ 29
5. CÁLCULOS Y RESULTADOS...................................................................... 33
5.1. Cálculo del peso de colorante .......................................................................... 33
5.2. Cálculo del volúmen del colorante a ser pipeteado para el proceso de tintura de
la fibra de algodón 100% ................................................................................................ 33
5.3. Cálculo del volumen de solución de auxiliares para la tintura de fibra de
algodón 100% ................................................................................................................. 34
5.4. Cálculo de la cantidad de sal industrial para el proceso de tinturado en fibra de
algodón 100% ................................................................................................................. 34
5.5. Cálculo de la cantidad de carbonato de sodio para el proceso de tinturado en
fibra de algodón 100% .................................................................................................... 35
5.6. Resultados ........................................................................................................ 36
5.6.1. Resultados de la intensidad de color para cada colorante reactivo a diferentes
pH, temperaturas y tiempos ............................................................................................ 36
ix
5.6.2. Mejores resultados para la tintura de la fibra de algodón 100% ...................... 43
5.6.3. Resultado del análisis estadísticos ANOVA como validación del método ..... 44
6. DISCUSIÓN .................................................................................................... 50
7. CONCLUSIONES ........................................................................................... 52
8. RECOMENDACIONES .................................................................................. 53
9. CITAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ 54
10. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................. 56
x
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Propiedades químicas del poliéster (Morillo Chandi, 2012) .............................. 6
Tabla 2. Propiedades del Algodón (Morillo Chandi, 2012) ............................................. 8
Tabla 3. Propiedades químicas del Algodón (Morillo Chandi, 2012) .............................. 9
Tabla 4. Propiedades de los colorantes reactivos (Morillo Chandi, 2012) ..................... 11
Tabla 5. Clasificación de los colorantes reactivos (Solé Cabanes, 2014) ...................... 12
Tabla 6. Auxiliares de Tintura en Algodón (Morales, 2014) ......................................... 14
Tabla 7. Soluciones utilizadas para el proceso de tintura de algodón 100% .................. 25
Tabla 8. Solucione usadas en el proceso ........................................................................ 28
Tabla 9. Datos experimentales para el cálculo del peso del colorante reactivo ............. 29
Tabla 10. Colorantes reactivos para tintura de fibra algodón 100%............................... 29
Tabla 11. Datos experimentales para colorante reactivo Marino BNC-GB ................... 30
Tabla 12. Datos experimentales para colorante reactivo Negro BNC ............................ 31
Tabla 13. Datos experimentales para colorante reactivo Azul RJSR ............................. 32
Tabla 14. Resultado de volumen de colorantes reactivos para el proceso de tinturado en
fibra de algodón 100% .................................................................................................... 34
Tabla 15. Cantidad de sal en relación a concentración de colorante .............................. 34
xi
Tabla 16. Resultados de la cantidad de sal industrial y carbonato de sodio para el
proceso de tinturado en fibra de algodón 100% ............................................................. 36
Tabla 17. Resultados para colorante reactivo Marino BNC-GB .................................... 36
Tabla 18. Resultados para el colorante reactivo Negro BNC ......................................... 39
Tabla 19. Resultados para el colorante reactivo Azul RJSR .......................................... 41
Tabla 20. Resultados para los colorantes reactivos Marino BNC-GB, Negro BNC, y
Azul RJSR, comparados con su color estándar .............................................................. 43
Tabla 21. Resultado de la significancia estadística de los factores estudiados en el
colorante reactivo Marino BNC-GB ............................................................................... 44
Tabla 22. Resultado de la significancia estadística de los factores estudiados en el
colorante reactivo Negro BNC ....................................................................................... 46
Tabla 23. Resultado de la significancia estadística de los factores estudiados en el
colorante reactivo Azul RJSR......................................................................................... 47
xii
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Estructura del algodón (Kochkin, 1981) ........................................................... 7
Figura 2. Reacción colorante reactivo con fibra algodón (Morillo Chandi, 2012)......... 13
Figura 2. Otros Factores de Difusión .............................................................................. 16
Figura 4. Curva de la tintura del algodón ....................................................................... 17
Figura 5. Equipo de tintura AHIBA IR .......................................................................... 18
Figura 6. Espectrofotómetro Datacolor .......................................................................... 19
Figura 7. Campo de Longitud de Onda del espectro visible (Campos, 2012) ................ 19
Figura 8. Esquema del Diseño Experimental del Proceso de tintura para algodón 100%
………………………………………………………………………………..23
Figura 9. Diagrama de bloques general para el proceso de teñido de fibra de algodón
100% ................................................................................................................................ 25
Figura 10. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función del DECMC en
colorante reactivo Marino BNC-GB ............................................................................... 44
Figura 11. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función de la fuerza en
colorante reactivo Marino BNC-GB ............................................................................... 45
Figura 12. Grado de confianza estadística del pH en función del DECMC en colorante
reactivo Marino BNC-GB .............................................................................................. 45
xiii
Figura 13. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función del DECMC en
colorante reactivo Negro BNC ....................................................................................... 46
Figura 14. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función de la Fuerza en
colorante reactivo Negro BNC ....................................................................................... 46
Figura 15. Grado de confianza estadística del pH en función del DECMC en colorante
reactivo Negro BNC ....................................................................................................... 47
Figura 16. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función del DECMC en
colorante reactivo Azul RJSR ........................................................................................ 48
Figura 17. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función de la fuerza en
colorante reactivo Azul RJSR ........................................................................................ 48
Figura 18. Grado de confianza estadística del pH en función del DECMC en colorante
reactivo Azul RJSR ........................................................................................................ 49
xiv
LISTA DE ANEXOS
Pág.
ANEXO A. Colorantes usados para el proceso de tintura .............................................. 59
ANEXO B. Equipos de laboratorio usados para tintura ................................................. 59
ANEXO C. Espectrofotómetro ....................................................................................... 60
ANEXO D. Equipos de medición................................................................................... 61
ANEXO E. Vasos de Tintura ......................................................................................... 63
ANEXOS F. Lavado Caliente ........................................................................................ 63
ANEXO G. Lecturas de DECMC y Fuerza ....................................................................... 64
ANEXO H. Espacio de Color Sensométrico .................................................................. 66
ANEXO I. Muestras tinturadas a las mejores condiciones ............................................. 68
ANEXO J. Fichas Técnicas ............................................................................................ 70
ANEXO K. Resultados de tinturado con colorantes reactivos a las diferentes
condiciones ..................................................................................................................... 78
xv
SIMBOLOGÍA
CRM: Color reactivo Marino BNC-GB
CRN: Color reactivo Negro BNC
CRA: Color reactivo Azul RJSR
pH1: 9
pH2: 11
pH3: 13
T1: Temperatura (40°C)
T2: Temperatura (60°C)
T3: Temperatura (80°C)
t1: Tiempo (40 min)
t2: Tiempo (60 min)
t3: Tiempo (80 min)
M1-M80: Muestras
�����: Diferencia del color estándar
PC: Peso de colorantes
%C: Porcentaje de colorantes
PT: Peso de Tela
P/F CMC: Pasa o falla la reproducibilidad del color
xvi
TITULO: Determinación de las mejores condiciones de reproducibilidad de tintura con
colorantes reactivos en algodón 100%
Autora: Karla Yanina Yépez Lomas
Tutor: Sergio Homero Medina Romo
RESUMEN
Determinación de las mejores condiciones de reproducibilidad de tintura con colorantes
reactivos en fibra de algodón 100%, asegurando la fiabilidad en la reproducibilidad de
los colorantes Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR, comparándolos con sus
estándares respectivos.
Se consideraron como variables de estudio al pH (9, 11 y 13), temperatura (40, 60 y 80
°C) y tiempo (40, 60 y 80 min), en el proceso de tinturado de los tres colorantes. Previo
al proceso de tintura se realizó un descrude y lavado de la tela. Con el espectrofotómetro,
se midió la Diferencia del color (DECMC) y la fuerza de intensidad de las muestras
tinturadas y se compararon con los valores del rango de aceptabilidad que son DECMC
menores a 1 cercanos a cero y fuerza 100%. Con la ayuda del software del
espectrofotómetro se obtuvieron las lecturas de las dos variables de respuestas de los
colorantes Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR que son el DECMC iguales a 0,45,
0,59 y 0,37 respectivamente y valores de fuerza de 100%.
De los valores de DECMC y fuerza obtenidos en el espectrofotómetro se concluye que los
resultados para los colores Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR, pueden ser
reproducidos a un pH de 11 con temperaturas entre 60°C y 80°C.
PALABRAS CLAVES: / TINTURADO DE ALGODÓN/ TEÑIDO /COLORANTES
REACTIVOS/ REPRODUCIBILIDAD DE COLOR/ FIBRAS DE ALGODÓN.
xvii
TITLE: Determination of the best reproducibility conditions of dye with reactive dyes
in 100% cotton.
Author: Karla Yanina Yépez Lomas
Tutor: Sergio Homer Medina Romo
ABSTRACT
Determination of the best conditions of reproducibility of dye with reactive dyes in 100%
cotton fiber, ensuring the reliability in the reproducibility of the dyes Marino BNC-GB,
Black BNC and Blue RJSR, comparing them with their respective standards.
The study variables were pH (9, 11 and 13), temperature (40, 60 and 80 ° C) and time
(40, 60 and 80 min), in the dyeing process of the three dyes. Prior to the dyeing process,
a cloth was scrubbed and washed. With the spectrophotometer, the Color Difference
(DECMC) and strength of the dyed samples were measured and compared with the values
of the acceptability range that are DECMC less than 1 near zero and 100% strength. With
the help of the spectrophotometer software, the readings of the two response variables of
the marine BNC-GB, Black BNC and Blue RJSR dyes that are the DECMC equal to 0.45,
0.59 and 0.37 respectively and values were obtained. 100% strength.
From the values of DECMC and force measured in the spectrophotometer it is concluded
that the results for the colors BNC-GB, BNC Black and RJSR Blue they can be
reproduced at a pH of 11 with temperatures between 60 ° C and 80 ° C.
KEY WORDS: DYED COTTON / HAD / REACTIVE COLORS / COLOR
REPRODUCIBILITY/ COTTON FIBERS.
1
INTRODUCCIÓN
Desde mediados de los años 60s los países en desarrollo realizaban el 15% de las
exportaciones de la industria textil, para el año 2000 la concentración de las exportaciones
por parte de los países en desarrollo es de más del 50%. Así, mientras aquellas fases de
la producción textil intensivas en mano de obra y recursos humanos, se concentraron en
los países en desarrollo, mismos que cuentan con ventajas comparativas en estos rubros,
aquellas que son intensivas en capital se siguen manteniendo en los países desarrollados.
(Ministerio de la Producción, 2016)
En Ecuador, la industria textil es una de las principales y más importantes fuentes de
empleo. El Producto Interno Bruto textil de acuerdo con las cifras del Banco Central del
Ecuador en el primer trimestre del 2018 alcanzó los USD 478 millones, es decir, creció
un 0,58% en relación o igual período del 2017, es por esto que se trata de un área
prioritaria para la economía nacional. (Revista Líderes, 2018)
La reproducibilidad de colores en textiles no es uniforme cuando se compara un lote de
producción con otro y el tejido debe cumplir con requisitos establecidos para su
comercialización por lo cual esta investigación trata un problema multidimensional,
debido a las características de la tela, auxiliares químicos de tintura y colorantes usados,
en el cual, también se asume propiedades físicas y es necesario recurrir a los fundamentos
de la tecnología de la industria textil; mediante ensayos de laboratorio y su posterior
aplicación en planta.
Actualmente en las industrias textiles ecuatorianas se fabrican productos provenientes de
todo tipo de fibras, en donde las más utilizadas son el poliéster y el algodón; debido a la
gran demanda nacional sobre el consumo de prendas de vestir hechas de algodón se
decidió llevar al mercado, una línea de productos textiles de algodón tinturado. “Se han
identificado y analizado quejas y se encuentra que 30 de 53 reclamos, es debido a baja
2
reproducibilidad del color, lo que significa un 57% de los reclamos recibidos por la
empresa SYQ.” (Suárez, 2017)
Según datos obtenidos en base a reclamos del cliente final, el 75% se origina en la baja
reproducibilidad de lote a lote, con los colores marino, negro y azul eléctrico generando
reprocesos y con ellos pérdidas económicas en la industria textil debido el incremento en
los gastos de materia prima, recurso humano, gastos de agua, luz, tiempo y retrasos de
producción. Este porcentaje elevado de reclamos conlleva a buscar una solución,
ayudando a las empresas textiles a recuperar la confiabilidad, credibilidad y evitar
demandas por incumplimiento de los requerimientos que el cliente final especifica en el
contrato.
Estudios realizados acerca de tintura de algodón sugieren tener en cuenta condiciones de
pH, control de temperatura, tiempo de baño, adiciones de sales y auxiliares, cantidad de
colorantes necesarios para la correcta fijación y reproducibilidad de los colorantes
reactivos en la fibra y ya que el algodón es una fibra que necesita tratamiento previo para
su debido proceso de teñido.
Con estos antecedentes, lleva a pensar que debe existir condiciones de proceso que
implican coordinar variables tales como: variar el pH, controlar la temperatura y tiempo
de residencia de colorantes reactivos Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR en la
tintura de la fibra de algodón 100%, y que nos permita reproducir estos colores a escala
industrial.
Es por esto que en el presente proyecto se van a encontrar las mejores condiciones de
tinturado con los tres colorantes reactivos. Previo al proceso de tinturado la tela debe
someterse a un proceso de descrude en el cual se van a eliminar cualquier tipo de aceites
e impurezas las que afectan en el resultado de tintura. Las muestras lavadas y secas se
llevan a tinturar en el equipo AHIBA IR, a nivel laboratorio simulando una máquina en
planta, para esto se disolvió un gramo de cada colorante, se preparará la solución de
auxiliares (dispersante, humectante cloruro de sodio e hidróxido de sodio) en donde se
medirá y variará su pH (pH1-pH3) y se pesará tres gramos de tela algodón 100%.
En los vasos de tintura se coloca la solución de colorante, la solución de auxiliares de
tintura ya preparada y la tela de algodón 100%, se cierran los vasos de tintura y se los
3
lleva a la máquina de tintura Datacolor AHIBA IR; las temperaturas a las cuales se
tinturará el algodón son (40, 60 y 80°C) durante (40, 60 y 80 min).
La máquina empieza su funcionamiento a temperatura ambiente y sube su gradiente
2°C/min hasta 80°C y se programa su variación cada cierto tiempo establecido. Al llegar
a esta temperatura se empezará a extraer las muestras correspondientes a ese lote. Una
vez terminado el proceso, se realiza un jabonado y enjuague requerido, se centrifugaron
y secaron las muestras.
Se realizará tres repeticiones para cada uno de los pH, temperatura y tiempo a fin de poder
visualizar la reproducibilidad del proceso.
Con el espectrofotómetro se obtendrá valores de DECMC (diferencia de color) y fuerza
dentro de un rango de aceptabilidad con valores menores a uno y cercano a cero y 100%
respectivamente, para cada una de las muestras, comparando así que tan alejadas se
encuentran las muestras de acuerdo al color estándar de cada colorante reactivo.
4
1. FIBRAS TEXTILES
Fibra Textil
Sólido con pequeña sección transversal y elevada relación longitud-sección. Se compone
de millones de largas cadenas moleculares individuales de discreta estructura química.
En el ámbito de la industria textil, la fibra textil es un conjunto de filamentos o hebras
susceptibles de ser usados para formar hilos (y de estos los tejidos), bien sea
mediante hilado, o mediante otros procesos físicos o químicos. (Pozo, 2018)
Tipo de Fibras Textiles
Las fibras textiles pueden tener distintos orígenes tales como naturales y artificiales.
1.2.1. Fibras Naturales:
Son de origen natural por lo tanto no requieren formación de la fibra y generalmente
provienen de plantas o animales, este tipo de fibra se subdivide en:
Fibras proteicas: Sus características más importantes son la elasticidad y la fácil
absorción de humedad, son de origen animal como la lana y la seda.
Fibras celulosas: Están formadas de celulosa, son de origen vegetal comprende
el algodón, el lino y el esparto.
Fibras minerales: Prácticamente no se utilizan en el mundo textil, las más
conocidas son el amianto, la fibra de vidrio y la que se extrae de algunos metales
preciosos como la plata o el oro.
1.2.2. Fibras Artificiales:
Este tipo de fibras se obtienen a partir de las naturales, pero manufacturándolas y
alterándolas para obtener filamentos más largos y resistentes. En función de la materia
prima que se utiliza en cada caso, se pueden dividir en:
Fibras Celulósicas: son derivados industriales de la celulosa. Antiguamente se
las llamaba seda artificial, pero hoy día se las conoce como rayón.
Fibras Proteínicas: se trata de fibras que provienen de la regeneración de
proteínas. Estas últimas pueden ser tanto de origen animal como vegetal.
Fibras Algínicas: también son conocidas como “rayón alginato”. Para obtener
estas fibras se trata el alginato de sodio, una sustancia soluble en agua. (Pozo,
2018)
Poliéster
La fibra de poliéster se compone de macromoléculas lineales. Es una fibra química textil
sintética derivada del petróleo. Esta fibra está basada en la condensación de un ácido
dicarboxílico y de un di alcohol (glicol), es un tipo de polímero de elevada masa
molecular obtenido por polimerización de monómeros en este caso a base de ácido
tereftálico y glicol etilénico, de ahí su nombre científico poli-etilén tereftalato. (González,
2013)
Las propiedades físicas del poliéster son:
a) Tiene capacidad de recuperación a las arrugas (resistencia) sobresaliente.
b) Es muy electrostático, por lo que la pelusa es atraída hacia la superficie de la tela.
c) La fibra cortada presenta problemas de "pilling".
d) Es resistente a los ácidos débiles inclusive a temperaturas de ebullición y a los
ácidos fuertes
5
e) Es muy elástica. Muy resistente a la rotura, a la abrasión, a los insectos y los
hongos.
En la tabla 1 se presenta las propiedades del poliéster, el valor que destaca es la
temperatura de estabilidad porque a esta temperatura la fibra se hincha y permite el paso
del colorante a su interior.
Tabla 1. Propiedades químicas del poliéster (Morillo Chandi, 2012)
Propiedad Unidad Valor
Punto de Fusión °C 260
Densidad ��
�3
1.220 -1.330
Resistencia a la rotura �
���
���
4-5.5
Rango de Temperatura de
estabilidad
°C -100 a 150
Retención del agua % 3-5
Poli algodón
Resulta de mezclar fibras de algodón crudo y poliéster blanco. Añadir poliéster al
algodón, dota al tejido de mayor resistencia al desgaste y decoloración, aporta suavidad,
brillo y elasticidad. Por lo general se realizan mezclas de 60%- 40% y 65%-35% que
tienen amplio uso en camisería, donde el algodón ofrece frescura y el poliéster cuerpo,
caída y la facilidad de planchado.
Este tipo de combinaciones de fibras ofrece gran resistencia, por lo cual se la requiere en
la elaboración de ropa de trabajo; se lo tintura por fibras, obteniendo los denominados
tonos jaspeados. Este tipo de combinaciones de fibras ofrece gran resistencia, por lo cual
se la requiere en la elaboración de ropa de trabajo; se lo tintura por fibras, obteniendo los
denominados tonos jaspeados.
6
Cuando se realizan hilados de una mezcla íntima de fibras, por ejemplo, en el caso del
poli algodón, las fibras de algodón y poliéster se mezclan de manera uniforme en la
misma masa fibrosa. Para este objetivo primeramente se obtienen cintas individuales de
cada material, es decir cintas de algodón 100% y fibras de poliéster 100% (en este último,
las fibras tienen que tener longitud similar a la del algodón), luego se ingresan estas cintas
a la alimentación de una máquina llamada Manuar, que mezcla las cintas, las estira y las
unifica en una sola cinta. El algodón se puede mezclar con hilos de otras materias primas
para obtener tejidos con características, texturas o acabados deseables, que el algodón
por sí sólo no es capaz de proporcionar. (Valverde, 2015)
Algodón
El algodón proviene del algodonero, planta del género Gossypium, perteneciente a la
familia de las malváceas, como más de 40 variedades conocidas. El algodón es una de las
fibras más utilizadas por todo el mundo, es suave al tacto, agradable de trabajar y fácil de
conseguir.
Figura 1. Estructura del algodón (Kochkin, 1981)
En la figura 1 se puede observar la estructura química de la celulosa, siendo esta la cadena
principal del algodón.
El algodón es un producto único. Sus fibras son blandas y aislantes, resistentes la rotura por
tracción lo que la hace adecuada para la fabricación de tejidos. Se puede lavar en agua
hirviendo y puede ser tratado con productos químicos. Además, admiten el blanqueado y
teñido.
Las características generales del algodón son:
a) Gran versatilidad: Las fibras de algodón pueden teñirse de cualquier color y son
conocidas por retenerlo bien. El algodón también es versátil y puede ser tejido
para varios propósitos.
7
8
b) Absorbencia: El algodón absorbe el líquido en una gran capacidad. Por ello se
utiliza en gran medida para la fabricación de toallas y paños.
c) Encogimiento: Los tejidos de algodón se reducen la primera vez que se lavan.
Algunas prendas de algodón vienen pre-encogidas para que los compradores no
tengan que preocuparse de que se encojan después del primer lavado. Por ello, los
expertos recomiendan lavar la tela en primer lugar, para que el producto terminado
no quede dañado después del lavado.
d) Transpirabilidad: La tela de algodón permite que el aire fluya libremente. El
tejido absorbe el sudor y lo libera en su superficie. Esto es a menudo descrito
como la “respiración” del tejido, y se considera un atractivo en la ropa, sobre todo
en climas cálidos.
En la tabla 2 se muestra algunas de las propiedades del algodón presentan las propiedades
tanto físicas como químicas, donde la propiedad física relevante es la absorbencia la cual nos
brinda frescura y confort, una de las propiedades químicas más importantes es el daño del
tejido en presencia de los ácidos. (Morillo Chandi, 2012)
Tabla 2. Propiedades del Algodón (Morillo Chandi, 2012)
Propiedad Unidad Valor
Resistencia a la Ruptura
�
������
3.5 - 4
Recuperación a la humedad
%
7
Elongación
%
< 3
Peso Específico
�
�3
1.45 – 1.65
Elasticidad
%
20 al 50% de alargamiento
a la rotura
Higroscopicidad (a 21°C y
65% de HR)
%
7 a 8.5
Finura del algodón
um
9.7 a 27.4
Resistencia a la Abrasión N/A Buena
9
Tabla 3. Propiedades químicas del Algodón (Morillo Chandi, 2012)
Propiedades
Características
Efecto de álcalis Resistente
Efecto de ácido Dañada
Efecto de los solventes orgánicos Resistente
En la tabla 3 se muestra la resistencia que tiene el algodón frente a compuestos orgánicos e
inorgánicos, al ser la celulosa un componente que se encuentra en mayor porcentaje es una
fibra muy higroscópica.
10
2. COLORANTES REACTIVOS Y TINTURA DE FIBRA DE ALGODÓN
100%
Colorantes Reactivos
Los colorantes reactivos se encuentran en el mercado en forma de polvos solubles en
agua. Estos colorantes reaccionan con el grupo OH de la celulosa en solución acuosa, en
presencia de álcali. (Cegarra J, 1981) Con la fibra logra uniones del tipo covalente, su
estructura molecular es: C – S – R, siendo:
C Molécula de colorante o grupo cromóforo: responsable de dar color
S Soporte del grupo reactivo o solubilizante: son grupos sulfónicos responsables
de la solubilidad, responden también por el grado de migración y sustantividad.
R Grupo reactivo: son los que caracterizan a los colorantes reactivos.
Los colorantes reactivos pueden aplicarse a la fibra de algodón en cualquier forma que
esta se encuentre y, prácticamente en cualquier tipo de equipo.
Son materiales colorantes que además de ser absorbidos por la fibra son capaces de formar
enlaces covalentes con la celulosa a un pH alcalino y a temperaturas moderadas entre
20°C y 100°C.
Al no depender la fijación del colorante a la fibra de su peso molecular, es posible utilizar
moléculas de pequeño tamaño con lo cual los colores son de gran brillantez mientras que
la unión covalente entre el colorante y la fibra asegura la solidez al lavado de las tinturas
con ellas realizadas.
Los colorantes reactivos se sintetizan empleando un grupo cromóforo azoico y/o
antraquinónico, en donde tiene enlaces reactivos en donde se encuentran el álcali, quien
forma un enlace covalente con la celulosa. El colorante posee grupos reactivos que
reaccionan con los grupos hidroxilos de la celulosa.
Las fibras de algodón son su mayor empleo, los colorantes reactivos deben ser llevados a
un medio acuoso y con buena agitación ya que en sus interacción se presentan tres
reacciones: Reacción entre colorante-fibra, reacción de hidrólisis y auto asociación o
reacción entre moléculas del colorante en donde para reducirse la primer y segunda
reacción se puede controlar el pH y la temperatura.
11
Los colores reactivos son muy brillantes, son de fácil aplicación, de bajo costo, alta
afinidad con la fibra, amplio grado de solidez y tienen una extensa paleta de colores. Los
colorantes reactivos son una de las mejores alternativas a los colorantes prohibidos y otros
tipos de colorantes de celulosa, como colorantes azufrados, los colorantes para hielo, etc.
Pueden alcanzar altos niveles de solidez, especialmente en mojado, mediante procesos de
teñido económicos simples y con menos residuos.
Se tienen colorantes que tienen alta y baja reactividad que se emplean a bajas y altas
temperaturas estos colorantes forman parte de la familia que más desarrollo e
investigación ha tenido desde su aparición en 1956 y actualmente se conocen varias
subfamilias de características bien definidas.
Un tercio de los colorantes utilizados para la celulosa son reactivos y se utiliza una
cantidad cada vez mayor de ellos en la lana y el nylon. Los colorantes contienen grupos
químicos que se unen por enlace covalente a la tela. En el caso de la celulosa, se trata de
grupos que son típicamente de pirimidina, triazina o de sulfonas y que experimentan una
reacción con los grupos de hidroxilo de la celulosa por sustitución o por adición
nucleofílica
Dentro de las propiedades de los colorantes reactivos, vamos a hacer referencia a los
más importantes como son:
Tabla 4. Propiedades de los colorantes reactivos (Morillo Chandi, 2012)
Propiedad Característica
Reactividad
Determina la fijación de los colorantes e indica la
cantidad de colorante que reacciona en medio
alcalino, permitiendo calcular la cantidad de
colorante hidrolizado en una tintura.
Sustantividad
Propiedad de los colorantes de ser absorbidos por la
celulosa y su resistencia a la desorción, necesitando
de altas cantidades de sal para su agotamiento.
Poder de difusión
Los colorantes de alta reactividad poseen un elevado
poder de difusión frente a los colorantes normales
que tiene un limitado poder de difusión. La difusión
de los colorantes se encuentra en estrecha
dependencia con la sustantividad, y con la
reproducibilidad del color.
12
Clasificación de los colorantes reactivos
Una clasificación de los colorantes reactivos es por las diferentes estructuras químicas.
Tabla 5. Clasificación de los colorantes reactivos (Solé Cabanes, 2014)
Grupo Característica
Grupo A
Colorantes de baja temperatura (fríos), de
alta reactividad y media sustantividad.
Tiñen a 30 – 50ºC.
Grupo B
Colorantes de temperatura media (tibios),
de reactividad y sustantividad media.
Tiñen a 60ºC.
Grupo C
Colorantes de temperatura alta (calientes),
de reactividad baja y sustantividad alta.
Tiñen a 70 – 90ºC.
En la tabla 5 se puede observar la clasificación de los colorantes reactivos basados en su
reactividad y sustantividad o también llamado agotamiento al baño.
Tintura de la Fibra algodón 100%
La fibra textil absorbe el colorante al llevarse en contacto con una solución, generando
que la fibra textil tenga una coloración que ofrece resistencia a devolver el colorante a la
solución.
2.3.1. Proceso de Tintura
La molécula del colorante atraviesa por siete fases durante el proceso de tintura con
colorantes reactivos:
a) Migración de las moléculas de colorante de la fase acuosa (solución) a la interfase
celulosa-solución
b) Absorción de las moléculas del colorante entra en contacto con la fibra y la penetra.
c) Difusión de las moléculas de colorante a la microestructura de la fibra
13
d) Reacción entre l3as moléculas de colorante y los grupos hidroxilo de la celulosa en
medio alcalino.
e) Reacción entre las moléculas del colorante y el agua en medio alcalino
f) Absorción de los colorantes hidrolizados de la solución
g) Hidrólisis de las moléculas de colorante en la superficie de la celulosa
(Madan, 1979)
Reacción de fijación de los colorantes reactivos en fibras celulósicas
Figura 2. Reacción colorante reactivo con fibra algodón (Morillo Chandi, 2012)
2.3.2. Parámetros del proceso de tintura
En los procesos de tintura se debe tomar en cuenta ciertas condiciones que son
fundamentales para que se realice el tinturado de manera acorde a la norma, a demás
conocer el principio básico.
Para obtener una reproducibilidad de los colorantes reactivos se debe tener en cuenta lo
siguiente:
a) Potencial de Hidrógeno: Es la medida de acidez o alcalinidad presente en una
disolución, en la etapa de absorción es en donde debe medirse el pH y puede
presentarse un pH neutro a poco alcalino, debido a que un valor elevado de pH
produce reacción entre el colorante y la fibra, el colorante y el agua, o puede
provocar una hidrólisis. Se ha comprobado que, al aumentar el pH, cuando excede
de 11, se produce una reducción en cuanto al agotamiento del colorante, a más de
ello una mayor hidrólisis. (Haro, 2017)
b) Temperatura: Para tener una buena igualación y reproducibilidad se debe
controlar la temperatura ya que el incremento de la temperatura disminuye el
14
agotamiento al equilibrio. Es recomendable trabajar con temperaturas de 80° -
85°C, porque si se excede de esto puede provocar una hidrólisis más rápida.
c) Tiempo: Esta en función del pH y la temperatura, si el tiempo de tintura es corto,
provoca variación en el color de la fibra o no existe un buen agotamiento del
colorante. Al prolongarse el tiempo de teñido, existe una saturación por parte de
la fibra y el colorante. (Haro, 2017)
d) Auxiliares para la tintura de la fibra de algodón: Los auxiliares se utilizan con
el fin de optimizar la calidad y reproducibilidad de procesos textiles. Los
principales auxiliares para tinción de algodón son:
Tabla 6. Auxiliares de Tintura en Algodón (Morales, 2014)
Auxiliar Características
Dispersante-Igualante Intensifica la penetración como la distribución uniforme
del baño de teñido, dando como resultado mejor igualación
durante todo el proceso de tinción entre la superficie
interior y exterior de la fibra. Además, previene la
precipitación de sales de agua dura y mejoran la estabilidad
del baño.
Antiquiebre Es un lubricante que se emplea con el propósito de prevenir
la formación de quiebres, marcas, arrugas, durante los
procesos en húmedo de los textiles.
Secuestrante Mantienen en solución los metales pesados, los mismos
que provocan interferencias durante los procesos en
húmedo de la fibra. Secuestra los iones metálicos y
alcalinotérreos que pueden formar compuestos con los
colorantes, provocando interferencia durante el proceso.
Humectante Es un producto que incrementa el poder de mojado de la
misma, favorece la penetración de los productos textiles
por el agua o las disoluciones acuosas.
Cloruro de Sodio La sal se usa como "mordiente" o fijador del color. La
adición a la solución de colorante en proporciones
adecuadas garantiza mayor tiempo de vida útil del color en
el tejido. Y el exceso produce envejecimiento de la tela.
15
Carbonato de Sodio El carbonato de sodio se emplea para agotar el colorante
en el teñido.
En la tabla 6 se observa las características de los productos auxiliares que se emplean para
mejorar la calidad y reproducibilidad de todos los procesos húmedos; Estos pueden tener
o no cargas iónicas, por lo que pueden ser aniónicos, catiónicos o no iónicos, pero es de
gran importancia que los auxiliares sean compatibles entre sí, para de esta manera evitar
precipitaciones asegurando la estabilidad del pH, mejorando la dispersión del colorante
en el interior de la fibra de algodón y así poder alcanzar el máximo el rendimiento de los
colorantes.
2.3.3. Principio del proceso de tintoréo: Ley de Fick
Ley de Fick- Coeficiente de Difusión Molecular: La primera ley de Fick
manifiesta que el flujo de moléculas de colorante es directamente proporcional a
los factores de difusión. (Morales, 2014)
∅ = −�
�
�
�
�
(1)
Donde:
∅ : Flujo de partículas, que por unidad de tiempo atraviesan una superficie (1⁄�2�)
D: Es el Coeficiente de Difusión (�2⁄�)
��: Es el Gradiente de Concentración del colorante en la fibra (1⁄ )
�� �4
Debido a que existe una elevada concentración de colorante en la superficie de la
fibra y escaza en su interior; Por ello, hay un flujo de colorante del exterior hacia el
centro del cuerpo de la fibra. A demás hay otros factores de difusión, a continuación,
se describen:
16
Temperatura: Es proporcional al coeficiente de difusión. es decir si incrementa temperatura incrementar energía al baño.
Electrolito: Al poner sal en el baño la atracción y repulsión entre la fibra y el colorante es altamente contribuyente.
Figura 2. Otros Factores de Difusión
2.3.4. Proceso de tintura con colorantes reactivos en fibra de algodón 100%
Previo al proceso de tintura, la fibra debe ser tratada y llevada a un proceso de descrude,
que es una solución caliente álcali, la cual asegura la eliminación completa de impurezas
como son las ceras, sales minerales, proteínas, pectinas y suciedad desde el interior de la
fibra hacia el exterior, que cuando no son eliminadas puede provocar en la tintura una
mala igualación, manchas o reproducibilidad con colores menos vivos.
Durante el proceso de descrude la fibra de algodón se hincha mejorando así la acción de
los tensoactivos.
El algodón es una fibra que puede teñirse a bajas y altas temperaturas debido a que su
media complejidad, por lo que puede ser teñida a temperaturas de 20°C a 100°C. El
proceso comienza mezclando el colorante con agua blanda y los auxiliares a 40°C, el
tintado del algodón se realiza durante 30 minutos para tonos claros 45 minutos para tonos
medios y 60 minutos para tonos obscuros a una temperatura de 60°C; se lo lleva al equipo
para que se homogenice el baño, variando la temperatura y tiempo, el pH es regulado con
hidróxido, dependiendo de los pH establecidos en este proyecto.
Afinidad: Con una elevada afinidad, la tintura penetra rápidamente en la fibra, pero no uniforme. Con baja afinidad, el coeficiente no aumenta, pero la penetración al interior de la fibra es más uniforme.
Concentración del colorante: La concentración del colorante en el substrato incrementa el coeficiente de difusión.
17
Cuando la tintura se encuentra en el color deseado, se enfría el baño hasta los 28°C y se
procede con el enjuague por rebose hasta que el baño sea claro. Se realiza un lavado
reductor en donde se lleva a calentamiento a una temperatura de 90°C, manteniéndola así
durante 10 minutos. Finalmente, se neutraliza con ácido fórmico y se realizan de 1 a 2
enjuagues hasta eliminar los residuos.
Figura 4. Curva de la tintura del algodón
En la Figura 4. se detalla la curva de proceso, en donde se indica en que parte es el ingreso
de auxiliares, tiempo y temperatura del proceso, terminando con lavados posteriores. La
última etapa de la tintura es la eliminación del colorante hidrolizado, la cual se reduce
con el baño de tintura y con el lavado caliente.
Instrumentos para medir el color
2.4.1. Datacolor AHIBA IR
Es un equipo que maximiza la eficiencia de los laboratorios de tintura más exigentes, para
procesos discontinuos que se pueden llevar a altas y bajas temperaturas, únicamente
programando de acuerdo al proceso que se desea realizar. Presenta una tecnología en su
calefacción para un calentamiento preciso y control de temperatura, además de un sistema
de enfriamiento rápido y eficaz. En su interior se pueden colocar vasos de muestreo de
18
150 ml con tapas a presión y tiene un sistema que mueve los recipientes mediante rotación
circular simulando un tambor, cuyo movimiento hace que el baño de la tela sea uniforme.
Si la temperatura excede o si la máquina sufre de algún recalentamiento tiene un sistema
de monitoreo el cual alerta al operario de los posibles problemas.
Figura 5. Equipo de tintura AHIBA IR
2.4.2. Espectrofotómetro Datacolor
Es un equipo que mide la cantidad de luz que es absorbida por una muestra o color, las
técnicas del espectrofotómetro se usan para medir la concentración de soluto en solución
midiendo la cantidad de luz que es absorbida por la solución en una muestra colocada en
el espectrofotómetro. Analiza la longitud de onda por energía reflejada o trasmitida por
una muestra o color, brinda la posibilidad de formular colores y determinar las curvas
espectrales de los colores medidos.
El funcionamiento de un espectrofotómetro consiste en iluminar la muestra con luz blanca
y calcular la cantidad de luz que refleja dicha muestra en una serie de intervalos de
longitudes de onda del espectro visible, cuyo campo de longitud de onda va desde los
360nm a los 700nm. El instrumento se calibra con una muestra o loseta blanca.
19
Figura 6. Espectrofotómetro Datacolor
a) Espectro Visible
Es la región en donde el ojo humano es capaz de percibir los colores, aunque solo
puedan detectar una pequeña porción del espectro electromagnético o también
llamada “Luz Visible”.
Las longitudes de ondas visibles son medidas en la milmillonésima parte de un metro
o nanómetros (nm); Diferentes colores de luz contienen diferentes energías y ocupan
diferentes longitudes de onda.
Violeta
380-450
Azul
450-490
Verde
490-560
Amarillo
560-590
Naranja
590-630
Rojo
630-780
Figura 7. Campo de Longitud de Onda del espectro visible (Campos, 2012)
20
b) Diferencia de color estándar DECMC
Es la magnitud y tipo de diferencia entre dos colores bajo condiciones específicas,
calculada con una ecuación de diferencia de color (DECMC), la aceptación final de la
muestra tendrá valores de uno, lo que nos indica que la muestra tinturada está más cerca
del color tomado como estándar, se acepta un margen de error de ± 0,8, si los valores se
alejan de uno se entiende que las variables deben corregirse ya que el color difiere del
color estándar. Los valores de diferencia de color CMC (Comité de Medición de Color
de la Sociedad de Tintes y Coloristas de Gran Bretaña) fueron desarrollados para estar
acordes con la percepción visual de la diferencia de color para todos los colores. El uso
de CMC permite que las muestras sean estudiadas contra un estándar, o controladas con
el mismo número de tolerancia para todos los colores. (X-RITE, 2002)
21
3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
Diseño experimental para la determinación de las mejores condiciones de
reproducibilidad de tintura con colorantes reactivos en algodón 100%.
Como materia prima en la que se ha realizado el tinturado es un tejido plano que es el
algodón
Antes de efectuar el proceso de tintura se realizó el proceso de descrude, con finalidad de
eliminar todos los residuos, suciedad y aceites presentes en la fibra algodón 100%.
Utilizando un detergente no iónico y un detergente aniónico, dicho proceso fue ejecutado
a una temperatura de 90°C durante 20 minutos, esto se lo realizó para que la tela sea APT
(apta para tintura). (Suárez, 2017)
El proceso de tintura fue realizado con el objetivo de variar algunos parámetros y
encontrar con cuál de ellos el algodón tinturado tiene un aspecto casi igual al estándar.
Con el uso del espectrofotómetro, se midió los colores Marino BNC-GB, Negro BNC y
Azul RJSR, elegidos como estándar con la finalidad de reproducirlos.
Con los colorantes reactivos seleccionados se realizó el proceso de tintura, con la
finalidad de reproducir los tres colorantes a nivel de laboratorio, primero se tinturó el
algodón, donde las variables son la temperatura: T1, T2 y T3 (40, 60 y 80°C), medida de
acidez o alcalinidad: pH1, pH2 y pH3 (9,11 y 13) y el tiempo: t1, t2 y t3 (40,60 y 80 min).
El total de ensayos son 243.
Para esto, se disolvió un gramo de cada colorante en 100 mililitros de agua a una
temperatura de 40°C, se preparó la solución de auxiliares (dispersante, humectante
cloruro de sodio e hidróxido de sodio) en donde se midió su pH, para la primera prueba
con un pH de 9, se pesó tres gramos de tela algodón 100%. Se colocó en cada vaso de
tintura tanto la solución de auxiliares como los colorantes para una relación de baño 1:10.
Cada uno de los tres colorantes reactivos trabajaron con una concentración de 3%. Se
cargó la máquina de tintura Datacolor AHIBA IR con cada uno de los vasos de tintura y
se programó con una temperatura de 40°C durante un tiempo de 40 minutos para la
primera prueba, para la segunda prueba la solución de auxiliares debía mantener el pH
antes mencionado a una temperatura de 40°C durante un tiempo de 60 minutos y para una
22
Azul RJSR
(CRA)
Negro BNC
(CRN)
Marino BNC-GB
(CRM)
Tintura Fibra 100% Algodón
tercera prueba que mantiene el pH con una temperatura de 40°C y tiempo de 80 minutos.
Al llegar a las temperaturas, pH y tiempos deseados, se descargó el vaso de tintura y de
la misma se extrajo el pedazo de tela. Una vez terminado el proceso, se centrifugaron y
secaron todas las muestras. Con el uso del espectrofotómetro, se midió el valor del DECMC
(Diferencial de color estándar) y la Fuerza con la finalidad de observar la reproducibilidad
de los colores Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR.
3.1.1. Definición de variables
a) Variables dependientes:
DECMC (Diferencia de color estándar) y Fuerza
b) Variables independientes:
Factor A: Temperatura T1, T2 y T3 (40, 60 y 80) °C
Factor B: pH1, pH2 y pH3 (9,11 y 13)
Factor C: Tiempo t1, t2 y t3 (40,60 y 80) minutos
Durante el proceso de tintura, las cantidades adecuadas de cloruro de sodio fueron
proporcionadas por la empresa auspiciante, al igual que la concentración de los colorantes
reactivos las cuales se mantienen constantes para todas las pruebas.
23
CRM
pH1 pH2 pH3
T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3
t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3
M1 M2 M3 M4 M5 M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 M18 M19 M20 M21 M22 M23 M24 M25
∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE
F F F F F F F F F
M27 M26 M9 M8 M7 M6
t3 t2 t3 t1 t2 t1
∆DE F
CRN
pH1 pH2 pH3
T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3
t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3
M28 M29 M30 M31 M32 M33 M34 M35
∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE
F F F F F F F F
∆DE F
M54 M53 M52 M51 M50 M49 M48 M47 M46 M45 M44 M43 M42 M41 M40 M39 M38 M37 M36
t3 t2 t1 t3 t2 t1
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
CRA
pH1 pH2 pH3
T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3
t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3
M55 M56 M57 M58 M59 M60 M61 M62 M63 M64 M65 M66 M67 M68 M69 M70 M71 M72 M73 M74 M75 M76 M77 M78 M79 M80 M81
∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE ∆DE
F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F
∆DE F
∆DE F
t3 t2 t1 t3 t2 t1
Figura 8. Esquema del Diseño Experimental del Proceso de tintura para algodón
100%
En la Figura 8. se indica el diseño experimental que se utilizó en el proceso de tintura de
los colorantes reactivos Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR en algodón 100%,
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
∆DE F
24
donde se realizaron un total de 81 ensayos con 3 réplicas cada uno, con la finalidad de
obtener fiabilidad en la reproducibilidad de los colorantes comparándolos con sus
estándares respectivos.
Sustancias y Reactivos
Igualante de algodón
Dispersante
Ácido Cítrico
Colorante Reactivo Marino BNC-GB
Colorante Reactivo Negro BNC
Colorante Reactivo Azul RJSR
Agua �2� (L)
Detergentes de lavado
Sosa Cáustica en escamas ����
Sal industrial ����
Materiales y Equipos de laboratorio
Tela de algodón 100%
Vaso de precipitación Ap=±100mL Rango = (0-1000 mL)
Termómetro Ap=±1°C Rango = (-10°C – 100°C)
Pipetas Ap=± 0.1mL Rango = (0-10 mL)
Balanza Analítica (BOECO) Ap=± 0.01mg Rango = (0-230 g)
Recipiente Rango = (0-5 L)
Espectrofotómetro Datacolor Tools
Máquina de tinturar Datacolor AHIBA IR
Intervalo de temperatura: 20°C-130°C
Gradiente de temperatura: 4°C/min
Velocidad de rotación: 5 a 50 RPM
Procedimiento
3.4.1. Preparación de soluciones para tintura de algodón 100%
25
Tabla 7. Soluciones utilizadas para el proceso de tintura de algodón 100%
Soluciones Procedimiento
Solución para Descrude
Colocar en un recipiente 3L de agua.
Adicionar 1g/L de detergente no iónico CITRUS.
Adicionar 1g/L de detergente aniónico PRETEX
HEB.
Adicionar 0.2g/L de humectante
Agitar hasta obtener una solución homogénea
Tintura
Auxiliares
Colocar en un vaso de precipitación 1L de agua.
Adicionar 1g/L del igualante.
Adicionar 1g/L del dispersante.
Adicionar 0.2g/L de humectante
Adicionar 0.8g/L de sal industrial. Las cantidades de
sal a utilizar están en función de la concentración de
colorante.
Verificar pH 4-4.5.
Agitar hasta obtener una solución homogénea
Colorantes
Pesar 1 gramo de colorante y colocar el colorante
pesado en un frasco.
Verter lentamente y agitando 100mL de agua tibia
(40º C) hasta obtener una sustancia homogénea.
Repetir este procedimiento para cada uno de los
colorantes utilizados.
3.4.2. Diagrama de bloques para el proceso de teñido de fibra algodón 100%
Detergente Aniónico
Detergente Iónico
Detergente Aniónico
Detergente Iónico
Agua
Figura 9. Diagrama de bloques general para el proceso de teñido de fibra de algodón
100%
Fibra de algodón cruda
Agua + Aceite e impurezas Agua + Aceite e impurezas Agua Agua
Agua
Humectante
Coloide Protector
Igualante Secuestrante
Electrolito (Sal Industrial)
Sosa Cáustica
Colorante
Detergente Ácido Fórmico Agua
Tintura
Completa
CENTRIFUGADO
T=90°C
t=10 minutos
T=50°C
t=10 minutos Agua
Agua, Colorantes y
auxiliares
T= 40°C,60°C,80°C
PH= 9,11,13
t= 30,40,60 minutos
Tomar lecturas con el
espectrofotómetro
TELA TINTURADA
SECADO
TINTURA FIBRA 100%
ALGODÓN
ENJUAGUE
NEUTRALIZADO
JABONADO
SECADO
CENTRIFUGADO
ENJUAGUE DESCRUDE
DESCRUDE
MEDIDA DE LA DESVIACION
DEL COLOR TOTAL
ESTÁNDAR
26
En la figura 9. Se observa el diagrama de bloques del proceso de tintura de la fibra algodón
100%, donde se procede a realizar el proceso de descrude de la tela, para eliminar
cualquier residuos, aceites e impurezas, después se procede a enjuagar y tinturar la fibra
de algodón, se enjuaga para eliminar el colorante hidrolizado se centrifugó las muestras
y se las secaron. Finalmente se procede a medir las muestras en el espectrofotómetro con
la finalidad de medir la variación de color y la fuerza de las muestras desarrolladas
comparada con el color estándar.
3.4.3. Proceso de descrude y lavado de la fibra de algodón 100%
En un recipiente colocar la tela cruda y añadir la solución antes preparada para el
descrude (Ver tabla 7) a una temperatura de 40°C, subir la temperatura a 90°C y
mantener a esta temperatura durante 20 minutos. Una vez concluido el tiempo, se
debe vaciar la solución del recipiente.
En el mismo recipiente anterior añadir la solución previamente preparada para lavado
de descrude (Ver tabla 7) a 40°C, calentar hasta llegar a una temperatura de 50°C y
mantener a esta temperatura durante 15 minutos.
Enjuagar bien la tela, centrifugar y secar.
Terminado este proceso la tela esta apta para tintura (APT).
3.4.4. Tintura de la fibra de algodón 100%
Pesar 3 gramos de tela (APT) 100% algodón en la balanza analítica.
Colocar en un vaso de tintura 9mL de los colorantes reactivos previamente disueltos
de acuerdo a la receta proporcionada ver en la tabla 7.
Adicionar la solución de sosa cáustica, la solución de sosa cáustica a colocar depende
de la concentración del colorante.
Verificar el pH del baño que se encuentre entre (9,11,13).
Completar con la solución de auxiliares de algodón hasta obtener la relación de baño
1:10 constituyéndose en los litros de baño necesarios para procesar un kilogramo de
tela.
Cerrar los vasos y llevarlos a la máquina de tintura Datacolor AHIBA IR, programar
la curva de tintura a 40 °C durante 40 minutos
27
Sacar las muestras, eliminar el baño y realizar el enjabonado de las telas, preparar una
solución de 0,5g/L de detergente, colocar 100 mL de la solución en los vasos con las
telas, mantener a 90°C durante 10 minutos.
Enjuagar las muestras, secar y medir el color en el espectrofotómetro para comparar
con el patrón original. Una vez terminado el proceso con los 3 colorantes se debe
medir el valor DECMC y la fuerza en el espectrofotómetro y comparar la
reproducibilidad de colores variando la temperatura de tintura 40,60 y 80 °C, los
tiempos de tinturado 40, 60 y 80 minutos y el pH 9,11 y 13.
Realizar en total 3 repeticiones para cada variable de estudio.
28
4. DATOS EXPERIMENTALES
Datos obtenidos en el laboratorio
4.1.1. Datos experimentales de soluciones usadas en el proceso
Para el proceso de tintura es necesario preparar algunas soluciones que se requieren antes
de tinturar la tela, en donde es necesario indicar que las sustancias y concentraciones
utilizadas en las soluciones durante todo el proceso fueron establecidas por fichas técnicas
dadas por la empresa auspiciante.
Tabla 8. Solucione usadas en el proceso
Soluciones Auxiliares Concentración(g/L)
Solución para Descrude
Detergente 1
Alcaly 1
Humectante 0.2
Solución de auxiliares para
Tintura algodón 100%
Dispersante 1
Humectante 0.2
Sal Textil 70
Solución de Alcaly de
diferentes pH
pH 9 10
pH 11 20
pH 13 25
4.1.2. Datos experimentales para el cálculo de la concentración de los colorantes
reactivos
En la tabla 9 se puede observar que con una concentración de 3% de colorante se podrá
observar mejor la variación de color en el espectrofotómetro, ya que los colorantes
reactivos son muy obscuros.
29
Tabla 9. Datos experimentales para el cálculo del peso del colorante reactivo
Peso de la
tela (g)
Relación de baño
Volumen de
solución de
colorante (mL)
Porcentaje de
colorante (%C)
3,00 1:10 30 3,00
4.1.3. Concentraciones de colorantes reactivos para tintura de fibra de algodón
100%
En la tabla 10 se detalla las concentraciones utilizados para la preparación de los
colorantes reactivos Marino BNC-GB, Negro BNC, Azul RJSR, que se empleara en la
tintura de fibra de algodón 100%.
Tabla 10. Colorantes reactivos para tintura de fibra algodón 100%
Colorante Concentración (g/L) Cantidad (mL)
Marino BNC-GB 0.09 9
Negro BNC 0.09 9
Azul RJSR 0.09 9
Distribución de ls muestras variando el pH, Temperatura y tiempo en la fibra
de algodón 100%
De acuerdo con los resultados que se observan en las siguientes tablas, si se tienen valores
de ����� < 1 y Fuerza =100 significa que la muestra tiende al color estándar,
mientras que si se tienen valores de ����� > 1 y Fuerza < 100 los valores de la
muestra teñida están lejos del color estándar, es decir el grado de reproducibilidad se
expresa a través del
����� y Fuerza , P/F CMC expresa si pasa o falla la reproducibilidad de la
muestra en el rango de medición del ����� y Fuerza.
30
Tabla 11. Datos experimentales para colorante reactivo Marino BNC-GB
Muestra pH Temperatura
(°C)
Tiempo
(min)
M1
9
40 40
M2 40 60
M3 40 80
M4 60 40
M5 60 60
M6 60 80
M7 80 40
M8 80 60
M9 80 80
M10
11
40 40
M11 40 60
M12 40 80
M13 60 40
M14 60 60
M15 60 80
M16 80 40
M17 80 60
M18 80 80
M19
13
40 40
M20 40 60
M21 40 80
M22 60 40
M23 60 60
M24 60 80
M25 80 40
M26 80 60
M27 80 80
31
Tabla 12. Datos experimentales para colorante reactivo Negro BNC
Muestra pH Temperatura
(°C)
Tiempo
(min)
M28
9
40 40
M29 40 60
M30 40 80
M31 60 40
M32 60 60
M33 60 80
M34 80 40
M35 80 60
M36 80 80
M37
11
40 40
M38 40 60
M39 40 80
M40 60 40
M41 60 60
M42 60 80
M43 80 40
M44 80 60
M45 80 80
M46
13
40 40
M47 40 60
M48 40 80
M49 60 40
M50 60 60
M51 60 80
M52 80 40
M53 80 60
M54 80 80
32
Tabla 13. Datos experimentales para colorante reactivo Azul RJSR
Muestra pH Temperatura
(°C)
Tiempo
(min)
M55
9
40 40
M56 40 60
M57 40 80
M58 60 40
M59 60 60
M60 60 80
M61 80 40
M62 80 60
M63 80 80
M64
11
40 40
M65 40 60
M66 40 80
M67 60 40
M68 60 60
M69 60 80
M70 80 40
M71 80 60
M72 80 80
M73
13
40 40
M74 40 60
M75 40 80
M76 60 40
M77 60 60
M78 60 80
M79 80 40
M80 80 60
M81 80 80
33
5. CÁLCULOS Y RESULTADOS
Cálculo del peso de colorante
Para realizar el cálculo del peso del colorante, se tomaron los datos de las tablas 9 y 10.
A continuación se presenta un cálculo modelo utilizado, ya que los colorantes reactivos
tienen una concentración constante a lo largo del trabajo.
�� = %�∗ ��
100
�� = 3%∗ 3
100
�� = 0,09 �
Dónde:
�� = ���� ��� ���������
%� = ���������� �� ���������
�� = ���� �� ��
����
(1)
La solución que se preparó fue de 1g de colorante en 100 mL de agua. Se calculó el
volumen del colorante para ser pipeteado dentro cada vaso de tintura.
Cálculo del volumen del colorante a ser pipeteado para el proceso de tintura
de la fibra de algodón 100%
�� = ��∗ ��
��������
0,09� ∗ 100 �� �� ������ó�
(2)
�� =
�� = 9
��
Dónde:
34
1 �
�� = ������� ��� ��������� (��)
35
�� = ������� �� �� ������ó� (��)
�� = ���� ��� ��������� (�)
�������� = ���� ��� ��������� ������ (�)
Cálculo del volumen de solución de auxiliares para la tintura de fibra de
algodón 100%
Si la Relación de Baño: 1:10
Entonces:
��� = �� ∗ �� (3) ��
��� = 3� ∗ 10 �
��� = 30��
Dónde:
��� = ������� �� ��ñ� �� �������
�� = ���� �� �� ����
�� = ������ó� �� ��ñ�
Tabla 14. Resultado de volumen de colorantes reactivos para el proceso de
tinturado en fibra de algodón 100%
Colorantes
Reactivos
Concentración de
colorante (g/ml)
Peso de colorante
(g)
Volumen de
colorante (mL)
Marino BNC-GB 3
0,09
9 Negro BNC
Azul RJSR
Cálculo de la cantidad de sal industrial para el proceso de tinturado en fibra
de algodón 100%
Ya que la empresa nos proporciona la cantidad adecuada para usar la cantidad de sal
industrial para el tinturado a una concentración de colorante dado.
Tabla 15. Cantidad de sal en relación a concentración de colorante
Concentración de colorante
(%)
Sal industrial (gpl) Carbonato de sodio
(g/L)
Hasta 0,10 10 8
36
0,11-0,5 20 5
0,51-1,0 30 5
1,01-2,0 50 5
2,01-4,0 60 5
Sobre 4,01 70 5
Fuente: la tabla es proporcionada por el proveedor del colorante reactivo
La tabla 15 indica las cantidades adecuadas en la empresa a ciertas concentraciones de
colorante reactivos independientemente del colorante reactivo que se vaya a usar.
��� = �����∗ ���
1000
��� = 60 ���∗ 30 ��
1000
��� = 1.8 �
Donde:
��� = �������� �� ��� ����������
��� = ������� ��
��ñ� �� �������
����� = ��� ����������
������
(4)
Cálculo de la cantidad de carbonato de sodio para el proceso de tinturado en
fibra de algodón 100%
��� = �����∗ ���
1000
��� = 5 �/�∗ 30 ��
1000
��� = 0,15�
Donde:
��� = �������� ��
��������� �� �����
����� = ��������� ��
����� ������
��� = ������� �� ��ñ� ��
�������
37
(5)
38
Tabla 16. Resultados de la cantidad de sal industrial y carbonato de sodio para el
proceso de tinturado en fibra de algodón 100%
Cantidad de sal
industrial (g)
Cantidad de Carbonato
de Sodio (g)
Marino BNC-GB 1,8
0,15 Negro BNC
Azul RJSR
Resultados
5.6.1. Resultados de la intensidad de color para cada colorante reactivo a diferentes
pH, temperaturas y tiempos
Tabla 17. Resultados para colorante reactivo Marino BNC-GB
Muestra
DEcmc
Fuerza
P/F CMC
Estándar/Color
M1
46,53
2,56
Falla
M2
39,89
5,19
Falla
M3
38,97
5,3
Falla
M4
24,95
20,22
Falla
M5
19,12
38,18
Falla
M6
25,61
19,04
Falla
M7
35,85
6,87
Falla
39
M8
32,51
10,46
Falla
M9
33,49
8,76
Falla
M10
12,58
60,77
Falla
M11
9,06
77,49
Falla
M12
9,26
75,16
Falla
M13
1,31
99,08
Falla
M14
0,45
100
Pasa
M15
0,55
106,42
Falla
M16
2,12
101,76
Falla
M17
2,7
108,13
Falla
M18
2,17
111,77
Falla
M19
17,89
41,64
Falla
M20
18,94
39,11
Falla
40
M21
18,89
39,03
Falla
M22
21,66
31,09
Falla
M23
2,08
111,18
Falla
M24
21,66
30,5
Falla
M25
31,29
10,06
Falla
M26
32,03
10,29
Falla
M27
35,32
7,55
Falla
41
Tabla 18. Resultados para el colorante reactivo Negro BNC
Muestra
DEcmc
Fuerza
P/F CMC
Estándar/Color
M28
46,53
2,56
Falla
M29
17,88
35,27
Falla
M30
33,5
8,17
Falla
M31
1,52
117,7
Falla
M32
20,95
26,14
Falla
M33
9,8
71,42
Falla
M34
37,32
5,77
Falla
M35
28,97
12,78
Falla
M36
23,17
21,2
Falla
M37
1,41
119,14
Falla
M38
6,61
87,02
Falla
M39
4,87
90,23
Falla
42
M40
3,32
100,35
Falla
M41
1,37
107,27
Falla
M42
0,59
100
Pasa
M43
2,07
104,97
Falla
M44
3,01
100,58
Falla
M45
3,49
94,65
Falla
M46
18,65
32,59
Falla
M47
28,47
13,58
Falla
M48
20,5
27,8
Falla
M49
31,91
9,67
Falla
M50
31,97
9,52
Falla
M51
33,64
8,26
Falla
M52
33,32
9,77
Falla
43
M53
38,11
5,34
Falla
M54
40,51
4,17
Falla
Tabla 19. Resultados para el colorante reactivo Azul RJSR
Muestra
DEcmc
Fuerza
P/F CMC
Estándar/Color
M55
14,05
26,41
Falla
M56
19,57
11,2
Falla
M57
16,96
17,30
Falla
M58
9,89
29,35
Falla
M59
6,82
43,64
Falla
M60
15,3
14,98
Falla
M61
21,99
6,3
Falla
M62
22,44
5,79
Falla
M63
22,7
5,41
Falla
44
M64
9,18
36,26
Falla
M65
11,17
35,13
Falla
M66
3,58
62,44
Falla
M67
4,22
29,47
Falla
M68
3,11
13,67
Falla
M69
6,18
46,99
Falla
M70
0,88
84,18
Falla
M71
0,37
100
Pasa
M72
1,1
95,01
Falla
M73
11,59
27,28
Falla
M74
10,58
32,3
Falla
M75
13,56
23,81
Falla
M76
9,24
30,4
Falla
45
M77
11,03
23,6
Falla
M78
12,21
21,45
Falla
M79
21,35
6,66
Falla
M80
23,61
4,69
Falla
M81
21,47
5,62
Falla
5.6.2. Mejores resultados para la tintura de la fibra de algodón 100%
Tabla 20. Resultados para los colorantes reactivos Marino BNC-GB, Negro BNC, y
Azul RJSR, comparados con su color estándar
Colorante Muestr
a pH
Temperatura
(°C)
Tiempo
(min) DEcmc Fuerza
P/F
CMC Estándar/Color
Marino
BNC-GB
M14
11
60
60
0,45
100
Pasa
Negro- BNC
M42
11
60
80
0,59
100
Pasa
Azul RJSR
M71
11
80
60
0,37
100
Pasa
En la tabla 20 se observa que estos resultados son las mejores opciones por tener los
valores de ����� más cercanos a cero y un valor de fuerza de 100%, con los tres
colorantes reactivos escogidos; en los colorantes Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul
RJSR, actúan de mejor manera con un pH de 11 para la tintura de algodón 100% y con
46
una temperatura de 60°C para los dos primeros colorantes mencionados, y 80°C para el
último, el tiempo adecuado de tinturado para los 3 colorantes estuvo alrededor de 60 a 80
minutos, una vez determinada la ����� y la Fuerza, se comparó con el color
estándar.
Se tomó los resultados como los mejores por tener valores DECMC más cercanos a cero,
donde el 100% de estos valores están dentro del rango de aceptabilidad y se los comparó
con los colores Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR, tomado como estándar. (Ver
tabla 20).
5.6.3. Resultado del análisis estadísticos ANOVA como validación del método
Tabla 21. Resultado de la significancia estadística de los factores estudiados en el
colorante reactivo Marino BNC-GB
Figura 10. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función del DECMC en
colorante reactivo Marino BNC-GB
47
Figura 11. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función de la fuerza en
colorante reactivo Marino BNC-GB
Figura 12. Grado de confianza estadística del pH en función del DECMC en colorante
reactivo Marino BNC-GB
48
Tabla 22. Resultado de la significancia estadística de los factores estudiados en el
colorante reactivo Negro BNC
Figura 13. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función del DECMC en
colorante reactivo Negro BNC
Figura 14. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función de la Fuerza en
colorante reactivo Negro BNC
49
Figura 15. Grado de confianza estadística del pH en función del DECMC en colorante
reactivo Negro BNC
Tabla 23. Resultado de la significancia estadística de los factores estudiados en el
colorante reactivo Azul RJSR
50
Figura 16. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función del DECMC en
colorante reactivo Azul RJSR
Figura 17. Interacción del pH, Temperatura y Tiempo en función de la fuerza en
colorante reactivo Azul RJSR
51
Figura 18. Grado de confianza estadística del pH en función del DECMC en colorante
reactivo Azul RJSR
50
6. DISCUSIÓN
Comparando las muestras tinturadas con el tono estándar mediante la ayuda del
espectrofotómetro se obtuvo valores de diferencia de color estándar (DECMC)
menores a uno y cercanos a cero y valores de fuerza del 100% (ver tablas 17, 18 y
19) de los colores Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR, es decir que si existen
condiciones que cumplen con el rango de aceptabilidad según la norma de medición
estándar.
Como se observa en la tabla 20 en los tres colorantes a un pH de 11 alcanza el tono
requerido; reduciendo los tiempos de tintura y la temperatura a la que se va a exponer
las muestras alcanzando los resultados deseados debido a que las muestras a un pH
alcalino se activa la fijación del colorante
Como se observa en la tabla 17; Para el colorante Marino BNC-GB casi todos los
valores de DECMC son superiores a 1 con pH de 9 y 13 con tiempos de 40 y 80 minutos
y Temperaturas de 40°C y 80°C, ya que al ser un baño tibio los colorantes a usar
tienen una alta reactividad y a temperaturas superiores a 80°C e inferiores a 40°C la
reacción no se produce exitosamente; mientras que uno de los valores de DECMC es
inferior a 1 con pH de 11 a tiempo de 60 minutos y temperatura de 60°C, encontrando
así la mejor temperatura y tiempo de fijación.
En las tablas 18 y 19 se observa que los valores de DECMC son superiores a 1 con pH
de 9 y 13 con tiempos de 40, 60 y 80 minutos y temperaturas de 40°C, 60°C y 80°C,
encontrando que el 99% de las muestras tinturadas están lejos del color estándar (ver
Anexo J), es decir, no cumplen el rango de aceptabilidad según la norma de Medición
Internacional de Color.
Como se observa en las tablas 17, 18 y 19 el colorante Marino BNC-GB alcanza el
valor del 100% de fuerza y un DECMC menor a 1 con un tiempo de 60 minutos a una
temperatura de 60°C, en cambio el colorante Negro BNC alcanza estos valores con
51
un tiempo de 80 minutos a una temperatura de 60°C y el colorante Azul RJSR alcanza
esos valores con un tiempo de 60 minutos a una temperatura de 80°C, esto es debido
a la reactividad y sustantividad de los colorantes reactivos, dependiendo del grupo al
que pertenecen, el baño para cada uno es distinto.
En las tablas 21, 22 y 23 se evidencia que los factores pH, temperatura y tiempo tienen
una significancia estadística de forma independiente en la DECMC y la fuerza; es decir,
que tienen influencia en el proceso de tinturado con colorantes reactivos con un nivel
de confianza del 95% dado que sus valores de probabilidad son menores a 0,05.
Como se observa en las tablas 21, 22 y 23, para los tres colorantes reactivos al
interactuar de manera simultánea al pH y la temperatura, tienen una significancia
estadística sobre la DECMC y la fuerza con valores de probabilidad menores a 0,05;
debido a que estas variables influyen en la solubilidad del colorante, al viraje del matiz
y a la correcta difusión del colorante a la fibra de algodón.
Como se observa en las tablas 21, 22 y 23 al interactuar de manera simultánea el
tiempo-pH y el tiempo-temperatura no tienen una significancia estadística sobre la
DECMC y la fuerza ya que los valores de probabilidad son mayores a 0,05, indicando
que no existe una interacción entre esos factores; esto quiere decir que el tiempo es
un factor que tiene incidencia en el proceso de tinturado y si se lo altera, éste afecta
directamente a la hidrólisis del colorante, por otro lado si se lo combina con el pH y
temperatura, éste afecta principalmente en los enjuagues de la tela.
52
7. CONCLUSIONES
Los colores Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR están en el estándar
respectivo ya que sus valores de DECMC y fuerza se encuentran en el rango de
aceptabilidad con valores inferiores a uno y un valor de fuerza 100%.
Con las condiciones puestas a estudio, el presente proyecto indica qué si existen
mejores condiciones de reproducibilidad en el proceso de tintura; ya que el P/F CMC
(pasa o falla la reproducibilidad de color) para los tres colorantes reactivos se tiene
la aceptabilidad de color.
Al tinturar la fibra algodón 100% con el colorante Marino BNC-GB, con un pH de
11, temperatura de 60°C y un tiempo de 60 minutos se obtienen valores de DECMC
igual a 0,45 y fuerza igual a 100%.
El colorante Negro BNC con un pH de 11, a una temperatura de 60°C y un tiempo
de 80 minutos, se obtienen la mejor condición de reproducibilidad ya que su valor de
DECMC es igual a 0,59 y la fuerza igual a 100%.
Las mejores condiciones de reproducibilidad de tinturado con el colorante reactivo
Azul RJSR son a un pH de 11, temperatura de 80°C y tiempo de 60 minutos ya que
el valor obtenido de DECMC es igual a 0,37 y la fuerza es igual a 100%.
El pH, temperatura y tiempo tienen significancia estadística de forma independiente
sobre la DECMC y la fuerza ya que sus valores de p son menores a 0,05, indicando
que los 3 factores de estudio deben ser controlados para que el colorante no se
hidrolice.
Al variar el pH-tiempo, y temperatura-tiempo en forma conjunta no tienen
significancia estadística sobre la DECMC y la fuerza ya que sus valores de p son
mayores a 0,05
53
8. RECOMENDACIONES
Tanto a escala laboratorio como industrial se tomen en cuenta otras variables de
estudio como variar la concentración de los colorantes reactivos, utilizar otro tipo de
auxiliares, entre otras; con el fin de identificar nuevos condiciones que influyan en el
tinturado .
Realizar curvas de agotamiento de los colorantes reactivos variando el electrolito
(sal) para identificar la saturación de los colorantes.
Controlar la dureza del agua a usar en el proceso de tintura, debido a que en las
empresas textiles ocupan agua de pozo y está influye en la subida de tono del
colorante.
Realizar un buen tratamiento de descrude de la tela a nivel industrial ya que de esto
depende una buena eficiencia del proceso de tintura.
54
9. CITAS BIBLIOGRÁFICAS
Aspland, J. (1992). Reactive Dyes and their applications. En J. Aspland, American
Association of Textil Chemist & Colorist (pág. Vol 4 No 5).
Campos, M. (2012). Metamateriales y nanotecnología: en camino hacia la invisibilidad.
Obtenido de https://es.scribd.com/doc/114240277/V-La-industria-textil-y-su-
control-decalidad.
Cegarra J, P. P. (1981). Fundamentos Científicos y Aplicados de la Tintura de Materiales
Textiles. España: ETSIT Terrassa.
Datacolor, B. c. (2004). Que es el color? Ecuador-Quito.
Ferrer, R. (1948). Tintorería, lavado y quitamanchas (Metodos y procedimientos
modernos). Barcelona: José Monteso .
González, K. (2013). FIBRAS SINTETICAS Y ESPECIALES. Quito: IPN.
Haro, A. (2017). OBTENCIÓN DE TRICROMÍAS ESTÁNDAR CON COLORANTES
DISPERSOS EN POLIÉSTER 100%. Quito.
Kochkin, P. &. (1981). Acabado de los tejidos planos de algodón. Habana: Cientifica
Técnica.
Loredana, G. (2009). Evaluación de parámetros de la fase de teñido en la producción de
una textilera. Informe de pasantías, universidad simón bolivar. Quito.
Luque Sanca, A. C. (2003). Tintura del algodón con colorantes reactivos por el proceso
de agotamiento. Perú.
Madan, G. (1979). The Role of Electrolytes in the Sorption of Hydrolyzed Reactive Dyes.
En G. Madan, Physical Chemestry of Dyeing of Cellulosic Fibres with Reactive
Dyes. Shrrivastava S.K.
Ministerio de la Producción. (2016). Estudio de investigacion del sector textil y
confecciones. Perú.
55
Molina, F. (2011). Tintura de Fibras Celulósicas con colorantes Reactivos. Arequipa.
Moody, V. N. (2004). Textile fibers, dyes, finishes and processes. Estados Unidos:
William Andrew Publishing .
Morales, G. (2014). DETERMINACIÓN DEL TIEMPO ÓPTIMO Y CANTIDAD DE
COLORANTE EN EL PROCESO DE RETEÑIDO DE DENIM EN LA EMPRESA
RADEL INDUSTRY S.A. Riobamba.
Morillo Chandi. (2012). Propuesta de producción más limpia en el proceso de tinturado.
Quito.
Portales, R. (2014). Teñido de Algodón con Colorantes Reactivos. Callao-Perú.
Pozo, T. d. (2018). Tipos de Fibras a manejar. Pinterest.
Revista Líderes. (2018). Evolucion de l economía en la empresa textilera. Revista lideres.
Riquelme Sanchez, M. (1954). Quimica aplicada de la industria textil. Barcelona: tela
edittorial.
Solé Cabanes, A. (2014). Tensoactivo en la Industria Textil. California.
Suárez, C. (2017). EVALUACIÓN Y ANÁLISIS DE PRODUCTOS AUXILIARES QUE
INTERVIENEN EN LA REPRODUCIBILIDAD DEL COLOR EN FIBRAS DE
POLI ALGODÓN. Quito.
Tinto, M. (1963). Diccionario de la Tintorería Industrial. Mexico: Maldonado.
Valverde, L. (2015). ESTUDIO DE REPRODUCIBILIDAD DE COLORES CON
TINTURAS TEXTILES EN FIBRAS DE POLIALGODÓN. Quito.
X-RITE. (2002). Guía para entender la comunicación del color (Certificado por la ISO
9001). Michigan: World Headquarters.
56
10. BIBLIOGRAFÍA
Aspland, J. (1992). Reactive Dyes and their applications. En J. Aspland, American
Association of Textil Chemist & Colorist (pág. Vol 4 No 5).
Campos, M. (2012). Metamateriales y nanotecnología: en camino hacia la invisibilidad.
Obtenido de https://es.scribd.com/doc/114240277/V-La-industria-textil-y-su-
control-decalidad.
Cegarra J, P. P. (1981). Fundamentos Científicos y Aplicados de la Tintura de Materiales
Textiles. España: ETSIT Terrassa.
Datacolor, B. c. (2004). Que es el color? Ecuador-Quito.
Ferrer, R. (1948). Tintorería, lavado y quitamanchas (Metodos y procedimientos
modernos). Barcelona: José Monteso .
González, K. (2013). FIBRAS SINTETICAS Y ESPECIALES. Quito: IPN.
Haro, A. (2017). OBTENCIÓN DE TRICROMÍAS ESTÁNDAR CON COLORANTES
DISPERSOS EN POLIÉSTER 100%. Quito.
Kochkin, P. &. (1981). Acabado de los tejidos planos de algodón. Habana: Cientifica
Técnica.
Loredana, G. (2009). Evaluación de parámetros de la fase de teñido en la producción de
una textilera. Informe de pasantías, universidad simón bolivar. Quito.
Luque Sanca, A. C. (2003). Tintura del algodón con colorantes reactivos por el proceso
de agotamiento. Perú.
Madan, G. (1979). The Role of Electrolytes in the Sorption of Hydrolyzed Reactive Dyes.
En G. Madan, Physical Chemestry of Dyeing of Cellulosic Fibres with Reactive
Dyes. Shrrivastava S.K.
Ministerio de la Producción. (2016). Estudio de investigacion del sector textil y
confecciones. Perú.
57
Molina, F. (2011). Tintura de Fibras Celulósicas con colorantes Reactivos. Arequipa.
Moody, V. N. (2004). Textile fibers, dyes, finishes and processes. Estados Unidos:
William Andrew Publishing .
Morales, G. (2014). DETERMINACIÓN DEL TIEMPO ÓPTIMO Y CANTIDAD DE
COLORANTE EN EL PROCESO DE RETEÑIDO DE DENIM EN LA EMPRESA
RADEL INDUSTRY S.A. Riobamba.
Morillo Chandi. (2012). Propuesta de producción más limpia en el proceso de tinturado.
Quito.
Portales, R. (2014). Teñido de Algodón con Colorantes Reactivos. Callao-Perú.
Pozo, T. d. (2018). Tipos de Fibras a manejar. Pinterest.
Revista Líderes. (2018). Evolucion de l economía en la empresa textilera. Revista lideres.
Riquelme Sanchez, M. (1954). Quimica aplicada de la industria textil. Barcelona: tela
edittorial.
Solé Cabanes, A. (2014). Tensoactivo en la Industria Textil. California.
Suárez, C. (2017). EVALUACIÓN Y ANÁLISIS DE PRODUCTOS AUXILIARES QUE
INTERVIENEN EN LA REPRODUCIBILIDAD DEL COLOR EN FIBRAS DE
POLI ALGODÓN. Quito.
Tinto, M. (1963). Diccionario de la Tintorería Industrial. Mexico: Maldonado.
Valverde, L. (2015). ESTUDIO DE REPRODUCIBILIDAD DE COLORES CON
TINTURAS TEXTILES EN FIBRAS DE POLIALGODÓN. Quito.
X-RITE. (2002). Guía para entender la comunicación del color (Certificado por la ISO
9001). Michigan: World Headquarters.
58
ANEXOS
59
ANEXO A. Colorantes usados para el proceso de tintura
Figura A 1. Colorantes Reactivos Diluidos
ANEXO B. Equipos de laboratorio usados para tintura
Figura B 1. Equipo de Tintura Datacolor AHIBA IR
60
Figura B 2. Parte interna del equipo de tintura Datacolor AHIBA IR
ANEXO C. Espectrofotómetro
Figura C 1. Espectrofotómetro Datacolor Tools 400
61
Figura C 2. Equipo de calibración de espectrofotómetro Datacolor Tools
ANEXO D. Equipos de medición
Figura D 1. Balanza analítica
62
Figura D 2. Indicador de pH
Figura D 3. Medidor de pH
63
ANEXO E. Vasos de Tintura
Figura E 1. Vasos de Tintura del Equipo Datacolor AHIBA IR
ANEXOS F. Lavado Caliente
Figura F 1. Fibras de algodón tinturadas en lavado caliente
64
ANEXO G. Lecturas de DECMC y Fuerza
Figura G 1. Lecturas modelo de diferencia de color DECMC y fuerza para obtener
datos experimentales para el colorante Marino BNC-GB
65
Figura G 2. Lecturas de DECMC y Fuerza para el color Marino BNC-GB y sus
respectivas repeticiones
Figura G 3. Lecturas de DECMC y Fuerza para el color Negro BNC y sus
respectivas repeticiones
66
Figura G 4. Lecturas de DECMC y Fuerza para el color Azul RJSR y sus respectivas
repeticiones
ANEXO H. Espacio de Color Sensométrico
Figura H 1. Espacio de Color Sensométrico del color Marino BNC-GB
67
Figura H 2. Espacio de Color Sensométrico del color Negro BNC
Figura H 3. Espacio de Color Sensométrico del color Azul RJSR
68
ANEXO I. Muestras tinturadas a las mejores condiciones
Figura I 1. Fibra de algodón tinturada a pH de 11, Temperatura 60°C y Tiempo de
60 minutos con colorante reactivo Marino BNC-GB
Figura I 2. Fibra de algodón tinturada a pH de 11, Temperatura 60°C y Tiempo de
80 minutos con colorante reactivo Negro BNC
69
Figura I 3. Fibra de algodón tinturada a pH de 11, Temperatura 80°C y Tiempo de
60 minutos con colorante reactivo Azul RJSR
Figura I 4. Fibra de algodón tinturadas en las mejores condiciones con los
colorantes reactivos Marino BNC-GB, Negro BNC y Azul RJSR
70
ANEXO J. Fichas Técnicas
Figura J 1. Ficha técnica del colorante reactivo Negro BNC (Bodactive Black BNC) y Marino BNC-GB (Bodactive Blue BNC-GB)
71
Figura J 2. Ficha Técnica del proceso de tinturado de la fibra de algodón 100%
72
Figura J 3. Ficha Técnica del proceso de tinturado con colorantes reactivos
73
ANEXO J. (Continuación)
La información contenida en esta ficha técnica es de carácter general y se
debe evaluar en cada caso específico, por lo cual no representa un
compromiso de nuestra parte.
Figura J 4. Hoja Técnica del Ácido Fórmico
74
La información contenida en esta ficha técnica es de carácter general y se debe evaluar en cada caso específico, por lo cual no representa un
compromiso de nuestra parte.
Figura J 5. Hoja Técnica Citrus con SYQ
75
La información contenida en esta ficha técnica es de carácter general y se debe evaluar en cada caso específico, por lo cual no representa un
compromiso de nuestra parte.
Figura J 6. Hoja Técnica del Detergente Pretex Heb SYQ
76
Figura J 7. Hoja Técnica del Igualante Cespersol DAD pág 1.
77
La información contenida en esta ficha técnica es de carácter general y se
debe evaluar en cada caso específico, por lo cual no representa un
compromiso de nuestra parte.
Figura J 8. Hoja Técnica del Dispersante WWA
Figura K 1. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Marino BNC-GB a pH de 9
78
ANEXO K. Resultados de tinturado con colorantes reactivos a las diferentes condiciones
COLORANTE MARINO BNC-GB
pH
9
Temperat
ura (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
Figura K 2. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Marino BNC-GB a pH de 11
79
COLORANTE MARINO BNC-GB
pH
11
Temperat
ura (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
COLORANTE MARINO BNC-GB
pH
13
Temperatu
ra (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
Figura K 3. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Marino BNC-GB a pH de 13
80
81
COLORANTE NEGRO BNC
pH
9
Temperatu
ra (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
Figura K 4. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Negro BNC a pH de 9
82
COLORANTE NEGRO BNC
pH
11
Temperatur
a (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
Figura K 5. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Negro BNC a pH de 11
83
COLORANTE NEGRO BNC
pH
13
Temperatu
ra (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
Figura K 6. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Negro BNC a pH de 13
COLORANTE AZUL RJSR
pH
9
Temperat
ura (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
Figura K 7. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Azul RJSR a pH de 9
84
85
COLORANTE AZUL RJSR
pH
11
Temperat
ura (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
Figura K 8. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Azul RJSR a pH de 11
86
COLORANTE AZUL RJSR
pH
13
Temperatu
ra (°C)
40
60
80
Tiempo
(min)
40
60
80
40
60
80
40
60
80
Figura K 9. Resultados de tinturado con Colorante Reactivo Azul RJSR a pH de 13