Laboratorio de Procesado Qumico Textil II

Laboratorio de Procesado Qumico Textil IIPIT50-A

TINTURA DE FIBRAS CON COLORANTES REACTIVOS1. OBJETIVOS

Conocer, aplicar y evaluar las tcnicas de teido con colorantes Reactivos sobre fibras celulsicas. Conocer los diferentes tipos de Colorantes Reactivos, as como los parmetros que se utilizan para un correcto teido.

2. FUNDAMENTO TEORICO

INTRODUCCION

Desde su descubrimiento a mediados del siglo pasado, los colorantes reactivos siguen creciendo en popularidad y evolucin tcnica. La causa de esto se debe a sus excelentes propiedades de solideces, la compatibilidad, la adaptacin a los diversos equipos de tintura y a las diferentes tcnicas de aplicacin, ya sea discontinua, semi continua o continua. Los colorantes reactivos se aplican especialmente bien sobre algodn, viscosa y seda, pero se pueden tambin utilizar con xito sobre lino, modal, bamb y otras fibras celulsicas. Alternativamente pueden emplearse para teir la lana como si fuese un colorante cido a pH inferior a 7. Adems tienen una amplia gama de tonos, desde claros a intensos, un excelente brillo y limpieza de tonos, y cada vez resultan ms rentables debido a sus precios competitivos de mercado lo que los convierten en uno de los tipos de colorantes ms empleados para la tintura de fibras textiles.Los colorantes reactivos deben aplicarse en un medio acuoso y con una buena agitacin ya que en ellos compiten tres reacciones: reaccin entre colorante y fibra, reaccin entre agua y colorante (hidrlisis), y auto asociacin o reaccin entre molculas de colorante, la reaccin que se desea es la primera la segunda puede reducirse considerablemente controlando el pH y la temperatura lo que es de vital importancia.La tintorera desde el punto de vista cientfico estudia a los cuerpos coloreados a travs de molculas activas llamadas CROMFOROS, cuya caracterstica principal es darle el color, transformando al hidrocarburo incoloro en cromgeno, conocido como generador del color. Pero este cromgeno no es un colorante hasta que se introduce en la molcula, otro grupo de tomos llamado AUXCROMOS.

PRINCIPIOS FISICOQUMICOS DE LA TINTURA REACTIVALos colorantes reactivos presentan tres caractersticas prcticas que se debe tener en cuenta cuando se realice una tintura: Fuerte afinidad por la celulosa: la afinidad es muy fuerte an en frio en presencia de sal y va disminuyendo a medida que aumenta la temperatura del bao de tintura. Por este motivo es necesario el agregado en porciones o en forma progresiva de sal, para evitar la subida despareja. Mala igualacin en fro: la igualacin del colorante comienza a mejorar a medida que aumenta la temperatura del bao. Baja fijacin del colorante en fro: tambin la hidrlisis del colorante (reaccin con el agua) es baja en estas condiciones a pesar de la presencia de lcali en el bao.El ltimo avance importante de los productores de colorantes, es el desarrollo de colorantes reactivos con grados de fijacin mucho ms elevados. Son los denominados colorantes poli-reactivos con dos ms grupos reactivos (iguales o no), que ofrecen niveles de fijacin muy elevados en la tintura por agotamiento.

CLASIFICACIN DE LOS COLORANTES REACTIVOSLos colorantes reactivos se clasifican en funcin de su grado de reactividad, que es determinada por el tipo de grupo reactivo presente en la molcula de los mismos.

Colorantes de Alta Reactividad: Este grupo incluye a los colorantes que contienen diclorotriazina, flor-cloro-pirimidina, flor-cloro-triazina y dicloroquinoxalina entre otros, en sus molculas (tipos Procion MX, Drimarene K, Cibacrn F y Levafix E respectivamente). Debido a su alta reactividad se aplican a bajas temperaturas. En agotamiento entre 30-50C segn el grado de reactividad (que es decreciente en los ejemplos dados).

Colorantes de Reactividad Media: Aqu se ubican los colorantes con un grupo reactivo del tipo vinilsulfona (sulfato-etil-sulfona en el caso de los Remazol), los colorantes del tipo bifuncionales (conteniendo dos grupos reactivos en la molcula: monoclorotriazina y vinilsulfona) y los colorantes multifuncionales (conteniendo ms de dos grupos reactivos). Los colorantes bifuncionales (o poli-funcionales), que contienen dos (o ms) grupos reactivos iguales o no, ofrecen niveles de fijacin muy elevados en la tintura por agotamiento. La temperatura de aplicacin por agotamiento en todos los casos es de 60C. Colorantes de Baja Reactividad: Grupo que incluye a los colorantes conteniendo los grupos reactivos monoclorotriazina y tricloropirimidina, entre otros (tipos Procion H y Drimarene K respectivamente). Las temperaturas van desde los 80-95C respectivamente en los ejemplos dados.

ETAPAS

La tintura de las fibras celulsicas con los colorantes reactivos tiene lugar en tres etapas bien diferenciadas. Absorcin del colorante en medio neutro y con adicin de electrolito, seguida de una absorcin en medio alcalino que se simultnea con la reaccin. Reaccin del colorante en medio alcalino, con los grupos hidroxilo de la celulosa y del agua. Eliminacin del colorante hidrolizado y por lo tanto no fijado covalentemente a la fibra celulsica.Al final de la tintura, el colorante se halla en dos formas, reaccionado con la celulosa o bien hidrolizado; si el rendimiento se define como la proporcin del colorante inicial que est combinado qumicamente con la fibra al final de la tintura, el colorante disminuye su agotamiento.

MTODOS DE APLICACIN DE LOS COLORANTES REACTIVOSLos mtodos de aplicacin posibles se agrupan en dos: tintura y estampacin. Los ms importantes por el volumen de colorantes empleados, son los mtodos de aplicacin por tintura, que a su vez se dividen en tres: por partidas (agotamiento), semi continuos y continuos. En el primer grupo se incluyen el teido por lotes tanto de fibras, hilos, telas y prendas (ya sean artesanales o industriales) y en los otros dos el ennoblecimiento de telas en grandes producciones. Es importante sealar que en cada variante mencionada, juegan una importante funcin los productos qumicos auxiliares, que son los posibilitan llevar adelante el proceso exitosamente.

3. MATERIALES

MaterialesProbetaIndicador PH

Pipeta

Vaso de Precipitado

Bagueta

Bombilla de Succin

InsumosTela PPT

Colorante Azul Everzol ED

Sal (NaCl)

Carbonato de Sodio

cido Actico

Soda Caustica

4. PROCEDIMIENTO

Pesar 0.5 gr de colorante Negro

Cortar 4 muestras de 5 gr

Preparar una solucin de 0.5 gr de colorante y enrasar con agua hasta 50 cc.

Preparar una solucin de 2 gr de NaOH con 2O cc de Agua.Pesar 2 gr de NaOH

Preparar una solucin de 5gr de NaCO3 con 50 cc de Agua.Pesar 20 gr de Makicuest

Pesar 5 gr de NaCO3

Preparar una solucin de 20gr de Makicuest con 200 cc de Agua. De la misma manera para el Biavin BPA.Pesar 2 gr de CH3COOHPreparar una solucin de 2 gr de CH3COOH con 200 cc de Agua.

Preparar una solucin de 132.5 cc H2O, 0.75 cc Makicuest ,2.25 cc CH3COOH, 1.5 cc Biavin BPA, 8.25 cc NaCl.

Pesar 8.25 gr NaCl

Proceso de Teido

Luego de 45 min de agregar NaOH en el Teido, enjuagar la muestra teida con Agua Blanda, hasta que solo expulse agua limpia.Agregar 7.5 cc de NaCO3 luego de 20 min, despus de 5 min de agregado el NaCO3, agregar 0.75 cc de NaOHVaciar las Soluciones en los tubos de la maquina a 250C hasta llegar a 600C .

Realizar el Proceso de Jabonado con Dekol de 1gr/L a 98C durante 5 min. Enjuagar la muestra teida con Agua Blanda.

Neutralizar la muestra de tela con 1 gr/L de CH3COOH a 400C durante 5 min.

Secar la muestra de Tela en la Estufa. Enjuagar la muestra teida con Agua Blanda.

Doblar la muestra en 4 y colocarlo en el Datacolor 600

5. DATOS

En esta Grafica se puede apreciar que tiene un pico mediano en color azul violeta (380-460 nm), un pico alto en rojo (650-700 nm). Adems de estar cerca al eje, lo cual indica que es un color azul oscuro (25%) de Refractancia.

En esta Grafica se puede apreciar que tiene un pico mediano en color azul violeta (400-500 nm), un pico alto en rojo (660-700 nm). Adems de estar cerca al eje, lo cual indica que es un color azul oscuro (18%) de Refractancia.

Colorante al 2%

6. REACCIONES QUIMICAS Reacciones por Sustitucin

Con la fibra

Cel-O- - H+ ClColorante Cel-O-Colorante + NaClAlcali

Colorante Fijado

HO-H+ - Cl- - ColoranteHO-Colorante + NaClColorante HidrolizadoAlcali

Reacciones por Adicin

Colorante-SO3-CH2-CH2=O-SO,Na Colorante-SO2-CH=CH2VinilSulfonaSulfato Etil SulfonaAlcali

Con la Fibra

Cel-OH + CH2=CH-SO2-Colorante Cel-OH-CH2-CH2-SO2-Colorante Colorante FijadoAlcaliVinilSulfona

Con el Agua H-OH + CH2=CH-SO2- Colorante OH-CH2-CH2-SO2-ColoranteAlcaliColorante Hidrolizado

7. CALCULOS

Colorante

Preparar una solucin de 0.5 gr y enrasar a 50 cc con H2O.

Sol. de 1%

(Pipetear)

Sol. de 2%

(Pipetear)

MakicuestPreparar una solucin de 20 gr y enrasar con 200 cc de H2O.

(Pipetear)

cido ActicoPreparar una solucin de 2 gr y enrasar con 200 cc de H2O.

(Pipetear)

Biavin BPAPreparar una solucin de 2 gr y enrasar con 200 cc de H2O.

(Pipetear)

Soda Caustica

Preparar una solucin de 2 gr y enrasar con 20 cc de H2O. Soluc. 1%

(Pipetear)

Soluc. 2%

(Pipetear)

NaCl (Sal)

Solc. 1% de Colorante

(Pesar)

Solc. 2% de Colorante

(Pesar)

8. RESULTADOS Solidez a la luz

SIGNIFICADO DE LOS VALORES DE SOLIDECES(Escala de grises)5EXCELENTE

4-5MUY BUENA

4BUENA

3-4REGULAR BUENA

3REGULAR

2-3MEDIANA

2BAJA

1-2DEFICIENTE-MALA

1MUY DEFICIENTE

NormasISO 105-A02 ISO 105-A03 EN 20105-A02 ISO 20105-A03

La muestra tiene una Solidez a la Luz de 3 Regular , segn el Patrn.

Solidez al Lavado

Equipos de laboratorio para ensayos de solidez al lavado con soporte de encaje rpido para 12 o 16 vasos de 550ml, o 8 vasos de 1250ml (dependiendo del modelo) que gira con 40 rpm, de acuerdo con las normas tcnicas internacionales (AATCC 61:1969 y AATCC 61:2003, DIN 54014, ISO 105-C01 a C06).

La muestra tiene una Solidez al Lavado segn la escala grises de 2, segn el Patrn de la Norma ISO 105 AR02.

9. OBSERVACIONES El colorante Azul Everzol ED se disolvi en frio, sin necesidad de calentarlo, lo contrario a colorantes directos. El colorante usado es de reactividad media, debido a que se trabaja a una curva de 60C. El carbonato de sodio y el Hidrxido de Sodio, se agregaron luego de uqe la solucin alcance la temperatura de 60C.

Luego del proceso de Teido se realiza la neutralizacin y posteriormente el jabonado, as como el lavado despus de cada tratamiento a la tela. El espectrofotmetro de Refrectancia DATACOLOR mostro un DE de 7.85 lo cual indica que las muestras estn regular de cercana y existe una variacin mediana del color.

10. CONCLUSIONES Los procesos de lavado y jabonado permiten conseguir el mximo grado de solidez a los tratamientos hmedos, por ello es necesario eliminacin del colorante hidrolizado. La adicin del electrolito aumenta la afinidad por la fibra. Es importante conocer la sustantividad de los colorantes para seleccionarlos adecuadamente al proceso y maquinaria disponible. La reactividad del colorante, naturaleza y concentracin de la adicin del lcali, as como la temperatura afectan en la fijacin del colorante en la tela. La igualacin del colorante comienza a mejorar a medida que aumenta la temperatura del bao. El lcali funciona como electrolito, provocando un agotamiento adicional del colorante. La velocidad de difusin del colorante y la velocidad de reaccin aumentan con la temperatura. El agotamiento de los colorantes reactivos es esencialmente controlado por las adiciones del electrolito. Los cromgenos que poseen baja afinidad por la celulosa, al hidrolizarse son desplazados hacia el bao por lo que son ms fcilmente eliminados durante el lavado, lo que no ocurre con los cromgenos de alta afinidad ya que siempre habr colorantes hidrolizados que poseer una afinidad comparable al colorante original y de difcil remocin durante el lavado. El efecto del lcali es doble, en primer lugar al aumentar el pH del medio aumenta la velocidad de reaccin, pero al excederse de 11, disminuye considerablemente el poder de agotamiento del colorante y con este la eficiencia de fijacin.

11. RECOMENDACIONES Es recomendable colocar la tela abierta en los ganchos de la mquina para as permitir que la tela se bae de una manera adecuada, y eliminar riesgos de mal teido. Una mayor relacin de bao causara un peor rendimiento en el teido. Es recomendable doblar la tela en 4 partes para que la luz llegue bien a la tela y de un buen diagrama de refrectancia, adems de realizar la prueba por los cuatro lados para que de esta manera sacar el promedio, de esta manera nos arroje un diagrama correcto. Los Aceites y engomados debern ser removidos del material, ya que ellos pueden causar irregularidades en los colorantes. La Eleccin de la ruta de preparacin depender del estado inicial del sustrato, la brillantez de los matices a teir y la construccin de los tejidos. Los colorantes reactivos deben aplicarse en un medio acuoso y con una buena agitacin ya que en ellos compiten tres reacciones: reaccin entre colorante y fibra, reaccin entre agua y colorante (hidrlisis), y auto asociacin o reaccin entre molculas de colorante. Para cada gama de colorantes reactivos debemos de establecer condiciones ideales de PH y Temperatura, para conseguir los mejores grados de fijacin.

12. ANEXOMTODOS DE TINTURA POR AGOTAMIENTO

Es posible realizar la tintura de fibras celulsicas con colorantes reactivos por agotamiento, por tres mtodos similares donde cada uno de ellos presenta ventajas por un lado e inconvenientes por otro. La eleccin del apropiado depende de las condiciones particulares en cada caso. Las opciones son: mtodo de tintura tradicional, mtodo de tintura all in y mtodo de tintura isotrmico.

Mtodo de tintura tradicional

El mtodo tradicional consiste en calentar el bao de colorante y auxiliares muy lentamente hasta llegar a la temperatura de mxima fijacin segn la familia de colorantes reactivos que se utilice (p. ej 60C para colorantes bifuncionales) y se agrega el lcali, manteniendo a esa temperatura entre 30 y 60 minutos segn la intensidad del color. Luego se lava intensamente para retirar el colorante no fijado que se encuentra sobre la superficie del textil.

Mtodo de tintura all in

El mtodo consiste agregar los auxiliares, el colorante, la sal y el lcali desde el inicio del proceso, a temperatura ambiente. Luego se comienza el calentamiento progresivo del bao hasta llegar a la temperatura de fijacin, manteniendo durante 30 a 60 minutos ms. Concluido esto, se lava intensamente para retirar el colorante no fijado.

Mtodo de tintura isotrmica

El mtodo de tintura isotrmica consiste llevar al bao que contiene solo agua y la tela, a la temperatura de fijacin del colorante reactivo que se va a emplear (recomendado para reactivos de baja reactividad). Entonces se agregan todos los componentes en forma especificada y con los tiempos necesarios entre cada agregado. De modo tal que la temperatura se mantiene constante durante todo el proceso de tintura.

MTODOS DE TINTURA SEMI CONTINUOS

Los colorantes reactivos se pueden aplicar por mtodos semi-continuos como fulardado-enrollado en frio, ms conocido como CPB (cold pad batch), pad-jig y pad-roll.

Mtodo de tintura por cold pad batch (CPB)

El mtodo CPB (fulard reposo en fro) consiste en impregnar la mercadera en un bao de foulard conteniendo los productos qumicos auxiliares necesarios junto a los colorantes, a temperatura ambiente. La mercadera que se exprime de manera controlada para lograr el pick up prefijado, es conducida a un rollo colector donde se estaciona por un perodo de tiempo muy variable, que est determinado por el tipo de colorante reactivo utilizado, donde continua el proceso de teido. Una vez concluido ese tiempo de desarrollo, la tela se lava a lo ancho y se seca. Pueden emplearse colorantes reactivos de alta reactividad con cortos tiempo de estacionamiento (2-4 hs) o de media y baja reactividad con mayores tiempos de permanencia (12-16 hs). Cada uno de ellos tiene ventajas e inconvenientes que deben ser analizados previamente a realizar la eleccin, pero finalmente en cualquier caso se produce finalmente la reaccin porunin covalentecon la fibra asegurando las mismas altas solideces hmedas que caracterizan a los colorantes reactivos.

Mtodo de tintura por pad jig

El mtodo de tintura con colorantes reactivos por pad jig consta de dos etapas que se realizan en distintos equipos.

En la primera se aplica el colorante sobre la tela por fulardado. El bao de aplicacin est a temperatura ambiente y contiene los auxiliares necesarios junto al colorante disuelto, pero est libre de sal y de lcali. Una vez impregnado se recoge en un rollo que es transferido a un Jigger, donde se realiza la segunda etapa del teido, que consiste en la difusin y reaccin del colorante con la fibra por medio del agregado de sal y lcali.

Mtodo de tintura por pad roll

El mtodo semi continuo Pad Roll (fulardado-enrollado) es muy similar al mtodo Cold Pad Batch, visto anteriormente. La secuencia es: impregnacin y exprimido a temperatura ambiente (con un valor de pick-up predeterminado). Hasta aqu no hay diferencias con el CPB. Pero en el Pad Roll, ahora la tela pasa a un pre-secado, realizado generalmente en un equipo de rayos infra rojos, y luego es enrollada y mantenida en rotacin en una cmara de vapor hasta que se complete la fijacin. Aqu se regula la temperatura ambiente de acuerdo al tipo de colorante empleado, y una vez finalizado el proceso, la tela es conducida a un tren de lavado al ancho, donde quita el colorante hidrolizado y a continuacin se seca.MTODOS DE TINTURA CONTINUOSLos mtodos continuos para la tintura incluyen las siguientes etapas: aplicacin del colorante, fijacin con calor o agentes qumicos y finalmente un lavado exhaustivo.Los colorantes reactivos pueden aplicarse por los siguientes mtodos continuos: fulardado-vaporizado o pad steam, fulardado-secado-fulardeo qumico-vaporizado o pad dry-pad chemical-steam, fulardado-secado o pad dry, fulardado-termofijado o "pad-thermofix" y la ms reciente fulardado-termofijado en hmedo o "pad- humidity thermofix".

Mtodo de tintura por pad-steam

El mtodo de tintura a la continua por pad steam (fulardado-vaporizado), tambin denominado pad wet steam o pad steam all in, consiste esencialmente en hacer pasar la tela por un foulard que contiene el bao de impregnacin con colorantes, productos qumicos y auxiliares necesarios. Se exprime y entra a una cmara de vaporizado con vapor saturado, donde tiene lugar la reaccin del colorante con la tela. Luego pasa por un equipo de lavado a lo ancho, donde en sucesivos compartimientos se produce un lavado a contracorriente de agua y agentes auxiliares para lograr una perfecta remocin del colorante no fijado. Finalmente la tela conducida a un secado. Los colorantes reactivos aqu empleados son aquellos con moderada reactividad.

Mtodo de tinturapor pad dry chemical pad-steamCon el objeto de mejorar aquellos puntos ms deficientes en el mtodo de Pad Steam se desarroll el mtodo de Pad-Dry-Chemical Pad-Steam. Las etapas secuenciales del mtodo Pad-Dry-Chemical Pad-Steam son: fulardado de la mercadera en un bao de impregnacin que contiene solamente los productos auxiliares y los colorantes (sin la sal ni el lcali), se pasa por un equipo de secado, se introduce luego en un bao conteniendo los productos qumicos faltantes, se exprime y se conduce hacia una cmara de vaporizado, para realizar la fijacin del colorante en la tela. A continuacin, luego de haber completado el desarrollo del colorante, se lleva a una instalacin de lavado al ancho, y finalmente se seca.

Pad DryLa mercadera pre secada, queda con una humedad residual del 5-6%, es conducida hacia un equipo de calentamiento hot flue en donde la tela recibe un flujo de calor entre 150-160C, para fijar el colorante. Finalmente el proceso concluye con un lavado y enjuague a la continua.

Mtodo de tinturapor pad thermofix

El fulardado-termofijado es un mtodo elegido cuando se requiere buena intensidad de color, cobertura de algodn muerto y buena reproducibilidad de partida a partida. Entre otras ventajas, no necesita un bao qumico y produce un moderado ensuciado de los equipos. La secuencia de operaciones es la siguiente: se introduce la tela en la artesa de un foulard, que contiene los colorantes disueltos junto a los productos qumicos y auxiliares, se pre seca en una unidad de rayos infrarrojos y pasa hacia una unidad de secado. Luego la mercadera es conducida a una rama de termofijado para completar el proceso de fijacin del color y por ltimo pasa por una lavadora a lo ancho donde se quita el colorante que no ha reaccionado con la fibra y responsable de las malas solideces hmedas posteriores. Se saca la mercadera para completar el proceso.

13. BIBLIOGRAFIA

http://www.redtextilargentina.com.ar/index.php/fibras/f-ennoblecimiento/231-insumos-para-el-ennoblecimiento-de-fibras/colorantes-textiles/colorantes-sinteticos/colorantes-reactivos/410-colorantes-reactivos. http://quimica-textil-fiq-unac.blogspot.com/2013/09/tenido-de-algodon-con-colorantes.html http://repositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/631/4/capitulo4.pdf.

CONSULTADO EL 18 DE ABRIL DEL 2014Universidad Nacional de IngenieraPgina 6