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• Niels Lehiser Jara Cachique

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INTRODUCCIÓN

La industria textil ha dejado de ser en nuestro país y en el mundo una artesanía para convertirse en un área de la tecnología. Siendo el sector textil uno de los sectores que más contribuye al desarrollo económico de nuestro país; pero que está expuesto a creciente competencia a nivel mundial; al sector académico le corresponde incentivar el desarrollo tecnológico e innovativo de esta creciente industria, pero para esto es necesario primero conocer los fundamentos teóricos que rigen los procesos y propiedades de las diferentes fibras, especialmente de aquellas en las que nuestro país es líder. Conocemos que nuestro país es desde épocas milenarias reconocido por sus textiles; y también que somos ricos en productos naturales y técnicas que hasta el día de hoy se conservan en el interior del país y cuyos fundamentos aun no son explotados porque desconocemos el fundamento y no podemos explicar el proceso.

El sector académico poco o nada ha hecho por contribuir a mejorar nuestros conocimientos sobre las fibras, colorantes, auxiliares y procesos, para explicarlos comprenderlos y en base a ello poder desarrollar nuevos productos, innovarlos y desarrollar nuevas tecnologías. Por ello el presente texto universitario presenta los fundamentos teóricos básicos sobre las fibras textiles y su tintura, pretendiendo contribuir a motivar el interés de los estudiantes hacia el tema.

El texto trata sobre las fibras textiles existentes en el Perú y sus tratamientos, enfocándose sobre todo en el algodón, siguiendo su proceso de transformación desde la fibra hasta sus acabados.

1

II.-

La Industria textil

La Industria textil en el Perú es una industria con muchas ventajas competitivas, contamos con materia prima de calidad y muy apreciadas como el algodón tanguis y el pima y fibras animales como la lana de vicuña y alpaca. Aun cuando nuestra industria textil es muy básica prestamos servicios a marcas muy reconocidas a nivel mundial. La industria textil está relacionada a la

conversión de fibras textiles en hilos o tejidos Fig. N°1. Elementos básicos en la Industria textil

para

diferentes

usos,

entre

ellos

y

principalmente la confección de prendas de vestir. Para este proceso se requiere de reactivos que nos ayudaran a eliminar las impurezas de la fibra y prepararla para su mejor tintura y de productos auxiliares que facilitarán el proceso. Los procesos de preparación, teñido y acabados requieren de grandes cantidades de agua tanto como vapor o como medio para el proceso mismo. Las operaciones y procesos que se realizan para convertir la fibra en un tejido teñido y con las propiedades que el cliente solicita se muestran en la siguiente figura, allí se puede observar que las fibras naturales sobretodo inician el proceso con operaciones de 2

limpieza, seguido de hilatura para obtener hilos como producto final o hilos que continúan con un proceso de tejido. En caso de que el hilado sea la materia prima para tejido plano (telas para camisas, pantalones, etc) será necesario un engomado previo. El siguiente paso es la tintorería donde se prepara a la tela y/o a los hilos para su tintura lo cual constituyen los pretratamientos concluyendo con el teñido. Las características especiales que le dan valor agregado a la tintura, por ejemplo un fijado para que el teñido permanezca por más tiempo en la fibra o el suavizado para conferirle un tacto mas suave, se realiza en el sector de los acabados o ennoblecimiento textil.

Fig. N°2.- Operaciones y Procesos de la Industria textil

3

El proceso textil puede separarse en dos partes principales de acuerdo a la necesidad de usar o nó agua como parte del proceso. Así podemos separar las partes seca y húmeda en la Industria textil tal como se muestra en la figura N°3.

Fig. N°3. Parte seca y

húmeda en la Industria textil

Durante las operaciones de limpieza la fibra empacada se abre y se limpia, durante el hilado convencional la fibra es sometida a torsión y mediante maquinas telares o tricoteras los hilos son convertidos en telas. Durante estas operaciones las fibras son unidas entre si pero no sufren cambios en su composición química por eso toman la denominación de fibras, hilos o telas crudas.1 1

Crudas : no han recibido tratamiento alguno

4

En cambio en la parte húmeda las fibras (hilos o telas) son sometidas a procesos para despojarlos de sus impurezas químicas, sufriendo de esta manera cambios en su composición original, utilizando como medio el agua.

III.- Fibras textiles: Definición, propiedades, clasificación

Una fibra textil es un sólido relativamente flexible, macroscópicamente homogéneo, con una pequeña sección transversal y una elevada relación longitud-anchura. También se dice de toda sustancia de origen vegetal, animal o sintético, susceptible a producir hilos y telas. 3.1 Clasificación de las fibras textiles: Las fibras textiles pueden clasificarse según su

orígen o su composición química.

Tabla Nº 1. Clasificación de las fibras textiles Su origen Su composición química

Fibras naturales Fibras químicas Fibras celulósicas

Fibras artificiales Fibras sintéticas Naturales Regeneradas

Fibras proteínicas Las fibras sintéticas

pueden

composición

dependiendo

química

tener

diversa de

los

monómeros que la constituyen. Fuente: elaboración propia

3.1.1. Su origen: Las fibras pueden ser naturales o químicas. Las fibras textiles se clasifican en fibras naturales y fibras químicas. 5

Las fibras naturales pueden ser de origen animal o vegetal. Las de origen mineral no serán consideradas debido a que su uso no es común en nuestra industria textil. Las primeras comprenden principalmente las fibras proteínicas queratinizadas (lana y pelos) y las fibras proteínicas no queratinizadas (seda). Entre las segundas se hallan las fibras llamadas seminales (algodón, Kapok) liberianas (lino, cáñamo, yute, ramio) y las fibras llamadas duras, de las hojas o de los troncos (sisal, coco). Fig. Nº 4 Clasificación de las fibras naturales

Fuente: elaboración propia

Las fibras químicas están constituidas por cadenas macro celulares que se clasifican en: fibras artificiales y fibras sintéticas, según que se obtengan a partir de altos polímeros naturales (como celulosa) o materiales polímeros de síntesis. En la actualidad existen innumerables fibras químicas de tal manera que se tienen que clasificar según la familia química a partir de la cual fueron sintetizadas. En la tabla Nº 2 se listan las familias más conocidas.

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Las fibras sintéticas y artificiales son fibras manufacturadas que no se encuentran en la naturaleza sino que ha sido construida manufacturando la materia prima adecuada. Las fibras artificiales se elaboran a partir de fibras vegetales duras (corteza de árboles) es decir a partir de polímeros naturales, mientras que las fibras sintéticas en su mayoría son derivados de los hidrocarburos del petróleo. 3.1.2 Por su composición química: De acuerdo a su composición química las fibras pueden clasificarse según: Fibras celulósicas.- Aquellas en cuya composición hay un alto contenido de celulosa. La totalidad de las fibras vegetales hasta ahora conocidas son celulósicas. Algunas de las fibras químicas (artificiales) que se comercializan en la actualidad también están compuestas por celulosa (celulosa regenerada).

Fibras proteínicas.- Aquellas que tienen alto contenido de proteínas en su composición. A este tipo de fibras pertenecen la lana, la seda y el pelo de diversas especies animales. Las fibras proteínicas naturales mas importantes son la lana y la seda, cuyos componentes fundamentales son las escleroproteínas fibrilares: queratina y fibroína, respectivamente. Las fibras químicas pueden tener diversa composición, de acuerdo a los monómeros que le dieron origen, de tal manera que se pueden agrupar en varias familias:

Fibras poliamídicas.- Las derivadas del acrilonitrilo, Las sustancias que componen al nylon son poliamidas sintéticas de cadena larga que poseen grupos amida (-CONH-) como parte integral de la cadena polimérica. Existen varias versiones diferentes de Nylons siendo el nylon 6,6 uno de los más conocidos.

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Fibras poliolefínicas.- Son fibras constituidas en un 85 por ciento de etileno, propileno u otra oleofina. Fibras Acrílicas.- Se elaboran a partir del acrilonitrilo (-CH 2- CH-CN-); pero con una mayor cantidad de otros polímeros que se agregan para formar copolímeros. En cambio las Modacrílicas tienen un mayor porcentaje de acrilonitrilo y los otros componentes suelen ser cloruro de vinilo (CH 2CHCL), cloruro de vinilideno (CHCCL2) o dicianuro de vinilideno (CH2CCN2).

Tabla Nº 2. Clasificación de las fibras sintéticas

Familia química

Nombre genérico

Denominaciones comerciales

Poliolefinas Polietileno Polipropileno Fluorurofibra

Trofil, Dyneema Meraklon, Leonelle Teflón,PTFE, Halar

Derivados Acrílica

Orlon, Dralon, Dolan

Modacrílica

Teklan, Kanekalon,SEF

Polivinílicos

Poliuretano segmentado Poliamida

Elastano

Lycra

Nylon

Lilion, Antron, Carbyl

Aramida

Nomex, Kevlar

Poliester

Poliester

Tergal, Dacrón

Poliisopreno

Elastodieno

Lastex, Lactron

sintètico Fuente: elaboración propia

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Fibras poliamídicas.- Las sustancias que componen al nylon son poliamidas sintéticas de cadena larga que poseen grupos amida (-CONH-) como parte integral de la cadena polimérica. Existen varias versiones diferentes de Nylon siendo el nylon 6,6 uno de los más conocidos. Fibras de poliuretano.- Son fibras muy elásticas Fibras de poliéster.- Las fibras de poliéster se obtienen por polimerización de monómeros a base de ácido tereftalico y glicol etilénico. De una forma parecida a las de poliamida, estas fibras se han popularizado por los nombres de las dos primeras aparecidas en el mercado: Terylene y el Tergal. Las fibras de poliéster pueden ser fabricadas con dos tipos de resistencia: de alta tenacidad y de tenacidad media. Su aspecto es liso y brillante, aunque también se pueden encontrar sin brillo o mates. Fibras de poliisopreno.- Fibra elastómera constituida por polisopreno sintético, o bien por varios dienos polimerizados con o sin uno o varios monómeros vinílicos que, estirada por una fuerza de tracción hasta alcanzar tres veces su longitud inicial, recobra rápida y sustancialmente esa longitud desde el momento en que deja de aplicarse la fuerza de tracción.

3.2 Propiedades generales

Las propiedades básicas y generales deseables en una fibra textil son:  Alto punto de fusión, que la haga apta a tratamientos térmicos, ya sean de tintura o planchado.  Suficiente resistencia y elasticidad.  Tintabilidad, es decir, que se le pueda aplicar color de forma permanente.  Hidrofilidad moderada, que sea confortable al contacto con la piel. 9

Pero todas estas propiedades dependen del uso que se le vaya a dar a la fibra, si fueran a ser utilizadas para prendas de vestir, las propiedades más apreciadas serían: Percepción; el tacto, aspecto visual, capacidad de protección frente al calor, al frío o al agua, fácil cuidado de la prenda, confort, durabilidad y mantenimiento. 3.2.1 Clasificación de las Propiedades de las Fibras a. Propiedades geométricas: Longitud: Se presentan de dos modos bien diferenciados: Fibra discontinua: segmentos de longitud definida ó Filamento continuo: largos y de longitud indefinida. Todas las fibras naturales se encuentran de forma discontinua, exceptuando la seda. Las fibras químicas se obtienen inicialmente en forma de filamento continuo, pero se pude convertir en fibras discontinuas cortando o desgarrando la longitud deseada.

Finura: Es la medida de su grosor y está relacionado con el diámetro de la fibra aparentemente, ya que no es constante ni regular, se expresa en Micras: 1 micra = 10-6 m = 0,001mm La finura determina la calidad y el precio de la fibra. En las fibras químicas, la finura se expresa en función de la masa lineal (ésta masa se expresa en Tex, que indica el peso en gramos de 1000m de filamento), ya que existe una relación bastante directa entre su peso por unidad de longitud y su grosor. La finura determina el comportamiento y la sensación al tacto de los textiles: así las fibras gruesas son rígidas y ásperas, tienen mayor firmeza y resistencia al arrugado, mientras que las fibras finas presentan suavidad y flexibilidad, buena caída.

Rizado: Son las ondas o dobleces que se suceden a lo largo de la longitud de la fibra. El rizado influye en la voluminosidad y en el tacto del tejido, la lana y el algodón poseen el 10

rizado por naturaleza. Además aumenta la cohesión, la elasticidad de volumen, la resistencia a la abrasión y la conservación del calor en los hilados; en cambio reduce el brillo.

Forma de la sección transversal: Es una propiedad geométrica que influye en otras propiedades como el brillo, volumen, tacto, rigidez de la torsión. Secciones transversales más circulares serán sinónimo de mayor brillo en la fibra, mientras que secciones más irregulares nos determinarán menor brillo.

LANA

SEDA

ALGODÓN

LG. MERCERIZADO

LINO

Fig. N°5.- Secciones transversales y longitudinales de diferentes fibras.

En la figura 5 pueden observarse en la parte superior las secciones transversales de diferentes fibras y en la parte inferior la sección longitudinal correspondiente. Podemos observar que la fibra cuya sección transversal tiene forma más circular es la de la seda esto explica su brillo frente a la lana, igualmente podemos observar que el algodón mercerizado también presentará mayor brillo frente al algodón sin mercerizar. b. Propiedades Ópticas: brillo y color c. Propiedades Térmicas: acción al calor, tratamientos térmicos, comportamiento al fuego d. Propiedades Eléctricas: acumula estática o nó. 11

e. Propiedades Superficiales: comportamiento a la fricción (pilling2 y abrasión) f. Propiedades Mecánicas: comportamiento a tracción, a torsión y a flexión g. Propiedades químicas: Resistencia a tratamientos ácidos y álcalis. Acción de la intemperie: luz solar. Acción de insectos y microorganismos. Capacidad de sorción: a la humedad, a los disolventes orgánicos, a los colorantes. 3.3. Identificación de las fibras textiles La identificación de las fibras textiles se realiza a partir del reconocimiento de sus propiedades frente a tres tipos de ensayos. Ninguna de las pruebas es concluyente por sí sola sino que es necesario entrecruzar el resultado de por lo menos dos de ellas sino de las tres. Identificar la fibra sobre la que se realizará

un teñido, orienta sobre la clase de

colorante a aplicar o ya aplicado. Por ejemplo si la muestra es una fibra proteínica como la lana, la aplicación del colorante queda limitado a dos clases: colorantes ácidos y colorantes directos en algunos casos. Estas pruebas son:  Pruebas de combustión  Pruebas de solubilidad química  Prueba de análisis microscópico 3.3.1. Prueba de combustión Está basada en la estructura química de la fibra y su comportamiento frente al fuego. El comportamiento de la fibra debe ser observado cuidadosamente así como sus cenizas y

2

Pilling: Bolillas que se producen en la superficie de la fibras por falta de resistencia a la abrasión o

frote

12

olor. La tabla Nº 3 presenta las características de diferentes fibras y sus residuos cuando son sometidos a la llama.

Esta prueba permite orientar la identificación de la fibra hacia fibras celulósicas, proteínicas o química (artificiales ó sintéticas), pero es muy difícil identificar plenamente que tipo de fibra es y es mucho mas difícil si se trata de fibras artificiales o sintéticas o mezcla de fibras.

Tabla Nº 3.- Ensayos a la llama

Fibra

Cerca a la llama

En la llama

Al alejarse de la llama

Residuos

Olor

Celulósicas No funde ni Arde encoge

Queda incandescente

Plomizos se Papel deshacen quemado entre los dedos

Funde y se Arde riza

A veces apaga

Negros Cabello o sensibles al piel quemada tacto

Acetato

Funde

Continúa ardiendo funde

Poliéster

Funde encoge

y Arde, derrite Generalmente y produce se apaga sola humo

Poliamida

Funde encoge

y Arde y derrite

Proteínicas

Poliuretano

Arde derritiéndose

se

Gota negra, desconocido y dura pero frágil Gota negra, Aromático dura pero frágil

se Generalmente se apaga sola

Apio

Funde pero Arde y no encoge derrite

se Sigue ardiendo Negra y derritiéndose blanda

Acrílica

Funde

se Continúa ardiendo funde

Poliolefina

Funde

Arde y derrite

y Arde

y

y

Gota negra, y dura pero frágil

se Sigue ardiendo Gota negra

13

encoge

derrite

y se apaga sola

Fuente: Adaptado de http://guia.tintorerias.com/las-fibras-textiles.html

3.3.2 Prueba de solubilidad química Es una prueba más concluyente que la anterior, consiste en someter pequeñas porciones de la muestra a la acción de diferentes solventes y bajo condiciones predeterminadas de tiempo, temperatura y concentración. Bajo el principio de que “lo semejante disuelve a lo semejante”, podemos observar en la tabla Nº4 que si exponemos una muestra de acetato de celulosa frente a la acetona ó ácido acético, será disuelta.

Tabla Nº 4.- Comportamiento de las fibras frente a diferentes solventes Fibra

H2SO4 Lejía

Celulósic a Proteínic a Acetato Rayón

s

Viscosa

s

Acrílica

Ac. acético

NaOH al 5%

CHCl3

HNO3

m-cresol

s

S 75°F

s

S

Ac. fórmico

s s

s

s

s S

Nylon Poliester

Aceton a

s

s

Spandex

s p/s

Fuente: Prácticas de Química textil-FIQ-UNAC

La letra s indica que la fibra se solubiliza en el reactivo indicado y p que se plastifica. 3.3.3. Prueba de análisis microscópico Si los resultados cruzados de las pruebas anteriores no permiten identificar plenamente el tipo de fibra, entonces se puede hacer uso de esta prueba, siempre y cuando se cuente 14

con el microscopio adecuado y los patrones fotográficos de las secciones longitudinales y transversales de todas las fibras conocidas para reconocerlas por comparación.

Fig. N°6.- Secciones transversales y longitudinales de algunas fibras vistas al microscopio

Algodón

Acetato de celulosa

3.4 Diferencias entre las propiedades de las fibras naturales y las fibras químicas. En nuestro medio las fibras más usuales son el algodón y la lana. Estas como todas las demás fibras poseen propiedades que son ventajas para su uso y propiedades que constituyen desventajas. Las fibras naturales presentan entre sus propiedades comunes:

a. Gran poder absorvente, lo cual las hace transpirables y de fácil tintura. b. No acumulan estática, excepto la lana en ambientes muy secos. c. Son resistentes al calor; pero esta propiedad los hace de difícil planchado. Requieren de temperaturas muy altas para su planchado, el algodón alrededor de 200 ºC y la lana aproximadamente 150 ºC.

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d. No se secan fácilmente y pueden perder su estabilidad dimensional, las fibras celulósicas pueden estirarse y las de lana encogerse. e. Cómodas para su uso: las fibras celulósicas son frescas y la lana tiene un elevado poder de aislante térmico. Las fibras químicas presentan algunas características comunes como: a. Son sensibles al calor en mayor o menor grado. Generalmente se funden o encogen con el calor, por ello se deben planchar a bajas temperaturas. b. Son resistentes a la mayoría de los agentes químicos. Propiedad ésta que lleva su uso a la confección de prendas apropiadas para trabajo en laboratorios. La fibra se colorea en el momento de su fabricación. Después su color tiene excelente estabilidad. c. Acumulan estática. Esta carga electrostática suele hacer incómodas algunas prendas. Es una propiedad a en cuenta si se utiliza en lugares donde una pequeña chispa puede incendiarla. Esta afinidad eléctrica propicia en ellas la adherencia de polvo y pelusas. En los procesos de confección puede ocurrir que las telas se adhieran a las máquinas, entorpeciendo su movilidad. d. Presentan baja absorbencia del agua. Prácticamente son hidrofóbicas, se secan con facilidad y son estables dimensionalmente frente al lavado pero esta característica las hace difíciles de teñir. e. Presentan alta recuperación de las arrugas. Por ello algunas no necesitan planchado. f.

Formación de pilling. Cuando la fibra es corta y presenta muchos extremos sobresalientes en la superficie de la tela se deterioran fácilmente con el roce, se enrollan entre sí y se aglomeran formando bolitas que dan mal aspecto. 16

g.

Dan incomodidad al contacto con la piel. Sobre todo cuando se presenta transpiración en la piel, debido a su baja absorción de humedad, genera la sensación de tacto pegajoso e incomodo.

Con respecto a su estructura interna o morfológica, las fibras están compuestas por muchas cadenas moleculares (microfibrillas). Las cadenas moleculares tienen distintas configuraciones en las diferentes fibras. Cuando las cadenas moleculares son paralelas entre sí aunque no necesariamente con respecto al eje de la fibra se dice que son cristalinas. Cuando las cadenas moleculares se encuentran distribuidas al azar se dice que son amorfas. Generalmente las fibras naturales presentan un alto porcentaje de zonas amorfas que permiten una mejor absorción del agua; mientras que las fibras artificiales y sintéticas presentan mayor porcentaje de zonas cristalinas con las micro fibrillas muy cercanas unas de otras y por ello son hidrofóbicas. En la figura Nº. 7, se pueden observar las diferencias entre las zonas cristalinas y amorfas de las fibras. Fig. N°7- Secciones transversales y longitudinales de algunas fibras vistas al microscopio

Zona cristalina

Zona amorfa

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IV.- Fibras celulósicas: algodón y proteínicas: lana

4.1. Fibras celulósicas La celulosa es un homopolisacárido (es decir, compuesto de un único tipo de monómero) rígido, insoluble, que contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de glucosa. Fig. N° 8- Estructura de la celulosa

La celulosa se forma por la unión de moléculas de β-glucosa mediante enlaces β-1,4-Oglucosídico. Es una hexasona que por hidrólisis da glucosa. La celulosa es una larga cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula empírica (C 6H1005)n, con un valor mínimo de n= 200. Tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de glucosa, haciéndolas impenetrables al agua, lo que hace que sea

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insoluble en agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales. Algodón: Fibra celulósica Es una fibra natural, celulósica, se extrae de las plantas algodoneras que botánicamente pertenecen al género gossypium barbadence de la familia de las

malváceas. Son

plantas herbáceas, cuyo fruto es una ampolla ovoide que se denomina cápsula o nuez y que contiene numerosas semillas negras cubiertas de largos filamentos que constituyen la fibra textil.

Fig. N° 9 El algodón

4.1.1 Estructura morfológica La fibra se presenta como una cinta con muchas vueltas sobre su eje cuando es vista bajo el microscopio longitudinalmente, y presenta una forma de oreja cuando se toma su vista transversal. Fig. N° 10. Vista longitudinal del algodón

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Fig. N° 11 Vistas longitudinal y transversal de la fibra de algodón

Partes de la fibra 

Cutícula que protege a la fibra: ceras, grasas, y aceites que la hacen repelente al agua.



Pared primaria compuesta por pectinas, aminoácidos, etc.



Pared secundaria que consta de fibrillas celulósicas, responsable de la tenacidad transversal. Es la parte de defensa de la fibra, muy resistente a los ácidos



El lúmen o canal hueco que recorre la fibra en su longitud. Es el canal cuyo diámetro varía de acuerdo a la madurez de la fibra.

Zonas amorfas y zonas cristalinas

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La fibra de algodón está formada por anillos de glucosa unidos por átomos de oxígeno en sus carbonos 1 y 4. Esto le permite formar puente de hidrógeno con cadenas contiguas de celulosa. La parte en que las cadenas son capaces de formar estos puentes hidrógeno se llaman cristalinas y son difíciles de penetrar, las que están muy distantes para formar estos enlaces se conocen como partes amorfas y es allí donde el agua puede llegar muy fácilmente.

Fig. N° 12 Zonas amorfas y cristalinas en la fibra de algodón

B,C: Zonas amorfas A,D: Zonas cristalinas 4.1.2 Composición química: Aún cuando la composición química depende de la variedad del algodón, en promedio presenta la siguiente composición: 

celulosa

85,5%



aceites y ceras

0,5%



proteínas, pectosas y pigmentos

5%



compuestos minerales

1%



humedad

8%

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4.1.3 Propiedades físicas: Igual que las propiedades químicas dependen de la variedad. 

Longitud : 3,5 cm. mientras más larga mejor calidad



Finura : 1,5 – 2,2 denier



Color : Blanco amarillento (depende de la variedad)



Brillo: Cuanto mas maduro más brillo

Tabla N°5.- Propiedades físicas que indican la calidad del algodón

LONGITUD

Cuanto más larga sea la fibra, es más fina.

FINURA BRILLO

Es la fibra celulósica que proporciona los hilos más finos. Cuanto más maduro es más brillante y más suave.

COLOR

HIGROSCOPICIDAD FLEXIBILIDAD

Depende de la zona de donde proviene puede variar desde los blancos cremosos hasta rojizos. Es la propiedad fundamental de la fibra ya que la fibra madura proporciona buenos hilos. El algodón llega a absorber de 7 – 8.5% de humedad. Es muy flexible y permite confeccionar hilos muy flexibles.

RESISTENCIA

Es una fibra muy resistente

ELASTICIDAD

Es una fibra muy elástica.

MADUREZ

Fuente: elaboración propia

4.1.4 Propiedades químicas: Además la fibra de algodón es muy resistente al ataque de álcalis y del calor, en la tabla Nº 6 se presenta un resumen de ese comportamiento, importantes a tener en cuenta al momento de someter a la fibra a diferentes tratamientos.

Tabla N° 6.- Comportamiento del algodón frente a algunos agentes

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Comportamiento frente al agua

No lo perjudica ni la ebullición ni en temperaturas cercanas a 180°C. Comportamiento frente al calor Soporta muy bien hasta 160 °C, a más se amarillea y a 240°C se quema. Comportamiento frente a los álcalis No degradan al algodón y se utilizan más bien para su tratamiento. Comportamiento frente a los ácidos Los ácidos inorgánicos concentrados lo destruyen, se puede usar ácidos orgánicos o inorgánicos muy diluidos. Fuente: elaboración propia

4.2 Fibras proteínicas A este tipo de fibras pertenecen la lana, la seda y el pelo de diversas especies animales. Las fibras proteínicas naturales mas importantes son la lana y la seda, cuyos componentes fundamentales son las escleroproteínas fibrilares, queratina y fibroína, respectivamente. La escleroproteínas son proteínas simples que se caracterizan por su insolubilidad en medios acuosos y por su alta resistencia mecánica y química. Actúan de producto de sostén en los organismos animales, como la celulosa en las plantas, presentando como ésta estructura fibrilar. A este grupo pertenecen la queratina del tejido corneo (lana, pelo, plumas, cuerno, epidermis, uñas, pezuñas y escamas) y la fibroína de la seda.

Fig. N° 13 Unión de cadenas peptídicas en la macromolécula proteínica.

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Lana: Fibra proteínica

La lana La lana es el nombre aplicado a las fibras suaves y rizadas que se obtienen principalmente de la piel de las ovejas domésticas también del pelo del camello, cabra, auquénidos y conejo.

4.2.1. Estructura morfológica Sus fibras tienen una composición histológica más complicada que la del algodón. Alrededor de células cilíndricas internas existe, en dirección longitudinal, una capa de células fusiformes, agrupadas en microfibrillas y fibrillas que constituyen la parte principal de la fibra proteínica. Esta capa principal está recubierta por una capa protectora llamada cutícula Fig. N° 14 Vista longitudinal y transversal de la lana.

Partes de la fibra 24

La fibra esta constituida por una cutícula, la corteza y médula (que depende el grosor de la lana, en las mas finas casi no es apreciable). La médula es un núcleo que se encuentra en el centro de la fibra. Tiene estructura de panal y contiene aire, lo cual refuerza la capacidad aislante de la proteína, y baja el peso específico de la fibra a medida que aumenta en diámetro. Cuanto más gruesa es la lana, mas grande es la médula.

La corteza forma la parte principal de la fibra. Esta constituida por fibrillas (o células corticales), que son unas células planas en forma como de cigarrillos. Cuando las lanas naturales son de color, allí es donde esta la melanina, que es el pigmento natural colorido de estas fibras. La cutícula corresponde a la parte exterior, a la superficie de la lana y esta formada por una capa no fibrosa de escamas. Una membrana delgada no proteica que recubre a las escamas. Esta capa provee de repelencia al agua que tienen las fibras y se deteriora fácilmente por tratamiento mecánico. Fig. Nº 15 Estructura de la lana

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Estructura cristalina y amorfa: Los estudios roengtográficos relativos a la estructura de la queratina permiten reconocer en esta proteína fibrilar la existencia de zonas amorfas y zonas cristalinas. Las zonas amorfas están constituidas por queratina zonas cristalinas por queratina  . En la queratina

 , y las

 las cadenas polipepticas están

arrolladas en espiral Fig. N° 16 siendo esta la configuración principal de la lana en su estado normal no tensado. Al someterla a tracción, se van desplegando las cadenas y acortándose la longitud de los puentes transversales entre ellas, aumentando con ello la cristalinidad roengtográfica de la fibra, transformándose la queratina estructuralmente cada ves más en la forma  . El paso de la queratina

 a

 es reversible hasta un

alargamiento en húmedo del 80% al 100 %, de modo que al dispensar se forma de nuevo la queratina

 (queratina amorfa).

Fig N° 16.- Esquema de la reversibilidad entre las estructuras y de la queratina

4.2.2 Composición química Las fibras de lana están compuestas principalmente de queratina, que es una proteína fibrosa. La queratina presenta una elevada capacidad para estirarse y contraerse de forma reversible, propiedad que se comunica a las fibras de lana. La sustancia proteínica constitutiva de las diferentes capas recibe el nombre de queratina, aun cuando las tres capas no tienen la misma constitución; el contenido de

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azufre de estas queratinas, por ejemplo, va aumentando de la capa interna a la capa externa. Aunque el comportamiento mecánico y químico de la lana viene algo influido por la morfología de sus fibras, sus características peculiares son determinadas esencialmente por las propiedades de las sustancias queratínicas constituyentes. La cisteína presente en la queratina es muy importante en relación con la reactividad de la queratina. Aparte de los enlaces por puente de hidrógeno entre grupos amino y carboxilo, desempeña un papel importante la formación de puentes de disulfuro de cistina en la estabilización de las cadenas peptídicas y en la agrupación de haces fibrilares por formación de enlaces transversales cohesivos como se indica en la figura 17. Para el comportamiento mecánico y químico de la queratina es de importancia la diferente posición que puede adoptar la cistina en las cadenas macropeptidicas. La cistina, por ser un diaminoácido, puede formar parte de una cadena peptídica solo por un extremo (I) o por ambos (II), o unir dos cadenas (III) o enlazar a 4 (IV).

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Fig N°17.- Diferentes formas que puede adoptar la cistina en cadenas macropeptídicas

4.2.3. Propiedades físicas La calidad de la lana se mide a partir de dos características fundamentales: la longitud y la finura, midiéndose esta última mediante observación al microscopio y que puede variar entre las 16 y 50 micras. También se tiene en cuenta su resistencia, elasticidad, cantidad de rizo y su uniformidad. La alpaca produce vellones de lana de 20 cm de largo, de color blanco, gris o dorado. Las de color negro y marrón o café oscuro son las más apreciadas. La fibra de lana de alpaca es elástica y fuerte, y más recta y sedosa que la de la oveja. Los tejidos de lana deben llevar su etiqueta identificativa que indique el porcentaje de lana que lleva y la descripción de la fibra que utiliza, es decir, si es virgen, reprocesada o reutilizada. La lana virgen es la lana nueva, que no se ha utilizado antes para hacer otro tejido. La lana reprocesada es la que se aprovecha de restos de otros tejidos y se reprocesa en uno nuevo. La lana reutilizada es fibra recuperada de tejidos usados, rehilada y retejida.

Entre sus propiedades que la hacen una fibra muy apreciada y confortable están: Absorbencia de humedad (higroscopia): La lana es la fibra más higroscópica de todas. Esta propiedad tiene que ver con la absorción de humedad tanto del ambiente como de la transpiración del cuerpo en forma de vapor, sin que el producto se sienta mojado. En condiciones estándar la recuperación de humedad oscila entre el 15 y el 18% en relación con su peso seco. Esto produce que se amortigüen los cambios bruscos de temperatura al salir de un ambiente a otro y al absorber la transpiración corporal, atenuar la baja de temperatura que esta ultima produce. Esta alta higroscopia además, evita la producción de carga estática.

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Resiliencia y Elasticidad: la lana al poder recuperarse fácilmente, hace que una prenda hecha con esta fibra casi no se arrugue, y además, pueda brindar comodidad al adaptarse frente a todos los movimientos corporales. Hay que tener en cuenta, que la proteína en si misma es muy mala conductora del calor y además que los hilados poseen aire entre las fibras, con lo cual hace que las prendas no permitan que el calor corporal se disipe con mucha facilidad hacia el entorno. Capacidad de afieltramiento debido a la presencia de las escamas en su superficie, aunque dan tacto muchas veces áspero propio de la lana, las escamas dan la capacidad de afieltramiento, y hacen posible la fácil hilatura de la lana, por aumentar la cohesión entre las fibras, creando hilados fuertes, sobretodo con alta resistencia a la abrasión. La capacidad de afieltramiento es cuando se encuentran fibras entre si con distintas orientaciones de las escamas, esto en los tejidos no tejidos, o en diversos tratamientos posteriores a telas tejidas, es ayudado por condiciones de temperatura y presión drásticas, como también muchas veces con métodos mecánicos y/o químicos. 4.2.4. Propiedades químicas La lana es resistente a los ácidos pero no a los álcalis fuertes, pero la mayoría de los procesos a los que puede ser sometida la lana están en relación a los radicales presentes en la queratina. Por ejemplo el hecho de que el enlace disulfuro puede ser escindido por determinados agentes químicos (reductores, oxidantes y sustancias hidrolizantes) sin que la cadena peptídica se vea afectada, permite efectuar reacciones en el puente disulfuro. Los reductores como hidrógeno, sulfuros, sulfitos y bisulfitos dan complejos cisteínicos; la reacción es reversible de modo que por oxidación puede transformarse de nuevo el resto de cisteína en cistina:

29 Fig N° 18- Reacción del puente disulfuro de la cisteína

Este proceso se aprovecha en la eliminación de pelo en el curtido de pieles y en preparados cosméticos contra el vello. La escisión hidrolítica, con agua caliente o álcalis, conduce a la formación de complejos cisteínicos y ácidos fénicos:

Fig N° 19.- Reacción de la cisteína con agua caliente o álcali Este proceso es de gran importancia en la preparación y apresto de la lana, cuando se trata por ejemplo de encoger sus fibras (supercontracción) o bien de alargarlas y dar forma (fijar) por medio del calor y la humedad. Por la acción prolongada de la rotura hidrolítica de los enlaces disulfuro por el calor y la humedad, puede lograrse un alargamiento permanente (fijación) por la formación de nuevos enlaces laterales entre cadenas peptídicas con restos sulfónicos y cadenas con aminogrupos libres como restos de arginina o lisina:

Fig N° 20.- Alargamiento de las cadenas peptídicas

30

V.- Productos auxiliares: Tensoactivos Los productos auxiliares son sustancias químicas, empleadas en la industria textil como ayuda para conseguir un proceso homogéneo, libre de fallas y en el menor tiempo posible. Son sustancias muy necesarias pero no imprescindibles. Por ejemplo para realizar el teñido, se requiere de la fibra textil y el colorante bajo ciertas condiciones para que el colorante se impregne en ella, es decir el teñido se da aún sin la presencia del producto auxiliar, sin embargo esto no garantiza que el teñido sea homogéneo en toda la fibra; pero con la ayuda de un auxiliar textil es probable la homogenización de la tintura. Desde esta perspectiva, hay un número bastante grande de productos auxiliares que cumplen con este objetivo aun cuando sus propiedades y composición química son diferentes y por lo que los clasificaremos en dos grandes grupos: Agentes tensoactivos y no tensoactivos. Productos auxiliares no tensoactivos En este grupo podemos considerar a los agentes quelantes, secuestrantes y demás correctores de la dureza residual del agua, solventes que ayudan a “relajar” fibras sintéticas como el carrier3. Productos auxiliares tensoactivos 3

Carrier: solvente utilizado como auxiliar para teñido de fibras sintéticas.

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La mayoría de los productos auxiliares son tensoactivos. Son sustancias que estando en baja concentración, disminuyen sensiblemente la tensión superficial de un solvente provocando cambios en las propiedades de las interfaces en contacto que ayudan al proceso. En este texto nos ocuparemos sobre todo de este tipo de auxiliares.

AGENTES TENSOACTIVOS

Son llamados también surfactantes o agentes de superficie activa, son especies químicas con una estructura polar- no polar, con tendencia a localizarse "convenientemente" en las interfases formando una capa monomolecular adsorbida en la interfase. Su estructura química puede representarse como en la figura N° 21.

Extremo Hidrofílico

Extremo Hidrofóbico

Fig. N° 21.- Extremos de un agente tensoactivo

5.1 Propiedades: Los agentes tensoactivos adicionados en pequeñas cantidades a un disolvente, modifican las propiedades superficiales del mismo, promoviendo actividades como la humectación, detergencia, emulsificación, lubricación y otros fenómenos de superficie. En una mezcla de agua y grasa forman pequeñas burbujas, llamadas miscelas, con la parte hidrófoba en el interior, que se rellena de grasa, y la parte hidrófila en el exterior. Estas micelas permiten la disolución de las grasas en el agua. 32

Fig. N° 22.- Representaciones de las miscelas esféricas

5.2 Importancia en la industria textil Durante el proceso textil siempre habrá una fase líquida (baño) en contacto con la fase sólida (fibra), entonces el fenómeno más probable que se presente será el que se representa en la fig. N°23:

Fig. N° 23.- Interfases en contacto en el proceso textil

La gota de líquido sufre atracción solo por el lado del líquido, adoptando la forma esférica. Cuando la gota se deposite así sobre la fibra mojará mínimamente a ésta. Esto es debido a la tensión superficial de las interfases. En la industria textil se trata de hacer pasar un cuerpo de la fase líquida a la sólida o viceversa. Para que esto sea posible es necesario modificar la tensión superficial, generalmente disminuirla. Una forma de modificar la tensión superficial es mediante el uso de productos auxiliares. 5.3 Clasificación según la función que cumplen: 5.3.1Humectantes: Cuando una pequeña cantidad de un líquido se coloca sobre una superficie plana, la forma de la gota dependerá de su naturaleza y de las fuerzas existentes entre las dos

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fases. Sí hay repulsión, el líquido tendrá la tendencia a formar un glóbulo, con un ángulo de contacto elevado entre su superficie y la tangente de su curvatura lo que resulta que el sólido no se humecta.

Fig. N°24.- Mecanismo de actuación de los humectantes

En el caso extremo de humectación perfecta o mojado total, el ángulo de contacto tendría un valor de cero; por el contrario la humectación nula implica un ángulo de 180° aunque estos valores prácticamente no se alcanzan. Los humectantes se usan para mejorar y acelerar la humectación. Para que el baño pueda entrar en los intersticios de la fibra, es necesario desalojar el aire de ellos y el espacio dejado por el aire será ocupado por el agua. Para que esto ocurra es necesario bajar la tensión superficial sobre todo en la interfase agua-fibra. 5.3.2 Detergentes: La mayoría de las operaciones concernientes al lavado, ponen en juego un antagonismo entre los contaminantes (grasas hidrocarbonadas) y el agua. La detergencia es definida como el desplazamiento, con ayuda de una solución acuosa, de toda clase de contaminaciones grasosas situadas sobre superficies sólidas como textiles, metales, vidrio, piel etc. Para cumplir su papel, un tensoactivo con efecto detersivo, debe ser capaz de varias acciones: que sus soluciones puedan mojar la superficie del sólido, desplazar el contaminante, permitir el desprendimiento del contaminante (suciedad) bajo la forma de suspensión sin redepositación sobre la superficie sólida, deberá ser estable en el medio, ya sea ácido o básico, y no dar productos insolubles en el agua.

34

Mecanismo de la detergencia: En la fig. Nº 25 pueden observarse las diferentes etapas de la detergencia. Fibra

Etapa 1

Etapa 2

Suciedad Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3 Etapa 3

Etapa 4 Etapa 4

Fig. N°25.- Mecanismo de actuación de los detergentes

Etapa 1- superficie cubierta de grasa Etapa 2 - superficie cubierta de grasa con agua, la cual es incapaz de desplazar la suciedad ya que su tensión superficial es alta. Etapa 3 -mismo sistema de la etapa 2 adicionando el detergente, su parte hidrófoba se engancha a la grasa y la superficie del sólido, reduciendo así la adhesión de la grasa al sólido. La suciedad grasosa puede entonces ser desprendida de la superficie, por acción mecánica. Etapa 4- formación de la miscela. La suciedad grasosa es mantenida en suspensión en la solución y las moléculas de tensoactivo rodeándolas. La superficie es recubierta de una capa monomolecular de tensoactivo para evitar su redeposición. 5.3.3 Emulsionantes: Se puede definir la emulsión, como un sistema termodinámicamente inestable constituido por una suspensión de partículas líquidas en el seno de otra fase líquida no miscible. Las partículas de líquido dividido constituyen la fase dispersa o interna de la emulsión; el líquido en el seno del cual las gotas están dispersas, representan la fase continua o externa. Una de las fases de la emulsión está constituida por una fase acuosa, que puede contener un cierto número de substancias hidrófilas (alcoholes, glicoles, azúcares, sales minerales y orgánicas, etc.) y la otra por una fase oleosa que puede 35

contener substancias lipofílicas (ácidos grasos, alcoholes grasos, ceras, principios activos liposolubles. Este sistema posee una estabilidad mínima que puede ser controlada añadiendo un tensoactivo que como factores más importantes para la estabilidad de emulsiones debe proporcionar: a) Película interfacial que se puede considerar como una envoltura alrededor de cada glóbulo dispersado. b) Adsorberse fácilmente en la interfase. Cuando la emulsión se forma (en textil generalmente se forman emulsiones tipo aceite en agua) el emulsificante o tensoactivo se coloca en la interfase entre el agua y el aceite con su cadena hidrófoba orientada hacia el aceite y el grupo hidrófilo orientado hacia el agua. Para el caso de una emulsión agua en aceite, el grupo hidrófilo está dirigido hacia el interior de los glóbulos acuosos mientras que la parte hidrófoba hacia la fase continua. Aceite/ grasa

Agua

Emulsionante

Fig. N°26.- Tensoactivo en emulsión aceite/agua

5.3.4 Dispersantes Las partículas muy pequeñas tienen tendencia a flocular (aglomerarse entre sí), aumentando su tamaño y peso aparente y depositándose sobre las superficies. Entonces es necesario mantenerlas en suspensión. El dispersante las desagrega mientras las:  Rodea con una película “coloide protector”  Origina repulsión entre partículas 36

Al estar alejadas, el peso molecular aparente disminuye y se mantienen en suspensión

Sin dispersante

Con dispersante

Fig. N° 27- Mecanismo de actuación de los dispersantes

5.3.5 Antiespumante: Las espumas son dispersiones aire-líquido, constituidas por un conjunto de burbujas gaseosas separadas por películas delgadas de líquido. La presencia de agentes tensoactivos generalmente favorece la producción y la estabilidad de espumas sin embargo se ha visto que ciertas sales minerales de tensión superficial alta, dan espumas persistentes, por lo que no solo la tensión superficial es el único factor que interviene en la formación y estabilidad de las espumas. Otros factores que favorecen esto son: Agitación enérgica de líquido con el aire, la caída de un líquido desde cierta altura, la repulsión eléctrica de las superficies cargadas por los grupos ionizados del agente espumante impide el adelgazamiento de la película, enlaces hidrógeno que el agua forma con diferentes substancias y que ligan todas las moléculas del líquido entre ellas, plasticidad de la película líquida así como su elasticidad disminuye la ruptura de la burbuja. Todas estas fuerzas que se oponen al rompimiento de las espumas dependen de propiedades características de las capas superficiales y de las soluciones de los agentes de superficie que se sitúan en las dos superficies de contacto de las láminas líquidas y del gas que ellas aprisionan.

37

El agente tensoactivo, en este caso tiene que vencer por algún lado de la pared de la película de la espuma, esta tensión superficial y solo en ese momento el gas atrapado dentro escapará y no habrá espuma. 5.3.6 Agentes igualantes y retardantes (productos auxiliares específicos para tintura) El objetivo básico de una tintura es la reproducción del mismo matiz, uniformemente en todo el lote procesado.Esta uniformidad depende de muchos factores, entre ellos: Velocidad de tintura y Poder de migración de los colorantes Los agentes

que aceleran las propiedades migratorias del colorante se denominan

igualantes y los que las disminuyen retardantes. Podemos diferenciar hasta cuatro tipos de estos auxiliares: a. Productos que interaccionan con el colorante por medio del enlace iónico: El auxiliar posee carga opuesta al colorante; pero igual a la fibra, que al reaccionar con el forma un complejo eléctricamente neutro y sin afinidad por la fibra. El complejo formado es térmicamente inestable, al incrementar T, el colorante se libera del complejo y entra a la fibra.

Fig. N° 28- Mecanismo de actuación de auxiliares que interaccionan con el colorante por medio del enlace iónico

b. Productos que interaccionan con la fibra compitiendo con el colorante por los núcleos de reacción de la fibra: Son de carácter iónico y de menor peso molecular que el colorante, por lo tanto de mayor velocidad de difusión a través del baño y facilidad de interactuar con la fibra antes que el colorante. Conforme

38

aumenta la temperatura del baño, el auxiliar aumenta su solubilidad en el agua y el colorante lo reemplaza en la fibra.

Fig. N° 29.- Mecanismo de actuación de auxiliares que compiten con el colorante por los núcleos de reacción

c. Productos que actúan por solvólisis miscelar del colorante: Al ser adsorbido el colorante en solución, por la fibra, las constantes son perturbadas y como resultado de este empobrecimiento en solución molecular, el colorante en solución miscelar es liberado y parte del aglomerado es solubilizado por la miscela del tensoactivo. A este tipo de productos también se les conoce como coloides protectores porque forman una película en la superficie externa del colorante, que tiene acción retardante y debe ser perdida por acción de la temperatura antes de teñir la fibra.

Fig. N° 30.- Mecanismo de actuación de auxiliares que actúan por solvólisis miscelar

d. Productos que interaccionan con el colorante para formar aglomerados Algunos productos no iónicos, son capaces de combinarse con los colorantes por medio de valencias secundarias. De esta manera producen un aglomerado de gran tamaño y baja velocidad de difusión. Generalmente estos auxiliares están compuestos por cadenas oxietilénicas que al calentar el baño, libera a las moléculas del colorante. 39

Fig. N° 31- Mecanismo de actuación de auxiliares que forman aglomerados

5.4 Clasificación según su carga eléctrica Se fundamenta en el poder de disociación del tensoactivo en presencia de un electrolito y de sus propiedades fisicoquímicas: 5.4.1

Iónicos: según la carga que posea la parte que presenta a. Aniónicos: en solución se ionizan y el grupo hidrófobo queda cargado negativamente. Ejemplo: Carboxilatos o jabones Alquilsulfatos Alquilarilsulfatos

COONA (detergentes) OSO3Na (detergente) OSO3Na (detergente)

b. Catiónicos: Son aquellos que en solución forman iones, resultando cargado positivamente el grupo hidrófobo de la molécula. Ejemplo el Bromuro de Cetil Amonio; en general, son compuestos cuaternarios de amonio o una amina grasa en medio ácido. 5.4.2 Anfóteros: Comercialmente inexistentes, dependiendo del PH de la solución pueden poseer carga positiva, negativa o carecer de carga. Contienen radicales ácidos como básicos en la misma molécula. El aniónico 40

usualmente está constituido por un radical carboxílico, sulfónico, sulfato o fosfato; mientras que el catiónico por un átomo de nitrógeno cuaternizado o sin cuaternizar. 5.4.3 No iónicos:

Los tensoactivos no-iónicos son aquellos que sin ionizarse, se

solubilizan mediante un efecto combinado de un cierto número de grupos solubilizantes débiles (hidrófilos) tales como enlace tipo éter ó grupos hidroxilos en su molécula. Como representantes están los alcoholes grasos o fenoles a los que se les agregan una o varias moléculas de óxido de etileno; ejemplo de ellos el nonil fenol etoxilado o el nonanol etoxilado.

Fig. Nº 32 Formula: Laurato de sorbitán

Esta clase agrupa al mayor número de emulsionantes, dispersantes, detergentes y humectantes usados en la industria. Su solubilidad depende de la cadena parafínica, el átomo de oxígeno en el enlace éter es capaz de formar un enlace hidrógeno débil con el agua. El término "surfactante no-iónico" se refiere principalmente a los derivados polioxietilenados y polioxipropilenados, también se incluyen en esta categoría los derivados de anhidridos del sorbitán alcanolamidas grasas etc.

Los surfactantes no-

iónicos tienen la ventaja de que son estables con la mayoría de los productos químicos en las concentraciones usuales de empleo.

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VI.- El color: Física y química del color La percepción del color es uno de los fenómenos que distinguen a una especie animal de otra. En este respecto el ojo tiene la propiedad de convertir la luz en signos eléctricos que se transfieren al cerebro para su proceso e interpretación. Es aquí donde la percepción del color se origina. El color, entonces, no solo es un fenómeno físico, un fenómeno psicológico es el que nos permite apreciar bien la naturaleza, por lo tanto, es preferible hablar de un fenómeno psicocromático al tratar de la colorimetría y su valoración. 6.1 Elementos del color En la ciencia colorimétrica se afirma que la percepción del color existe debido a la interacción de tres elementos diferentes independientes: 

La fuente luminosa.



El objeto



El observador

Los dos primeros pueden describirse como los elementos de las condicionantes puramente físicas, la fuente luminosa a través de su distribución de intensidad espectral, el objeto por su espectro de reflectancia. El observador impone las limitaciones, puesto que los signos eléctricos que se generaron en el ojo se procesan en el cerebro quien 42

devolverá la sensación del color. En el cerebro toma lugar el fenómeno psicocromático desconocido y no manipulable que siempre debemos tener presente al tratar de valorar el color. 6.1.1 La fuente de iluminación emite luz (radiación electromagnética) en un amplio rango; pero solo una pequeña parte de ella es visible al ojo humano (la millonésima parte de 1 m):

Figura N ° 33 Espectro electromagnético

La luz blanca corriente contiene integro este rango de longitudes de onda, aunque en diferentes intensidades. La concepción moderna del color nació con el descubrimiento de la naturaleza espectral de la luz que hizo Isaac Newton en el siglo XVII

Figura N ° 34.- Descomposición de la luz blanca

Ahora sabemos que los experimentos de Isaac Newton demostraban que la luz blanca estaba formada por energía de distintas longitudes de onda. Cualquier radiación de energía electromagnética, luz visible incluida, se puede concebir en forma de onda. La energía se mueve hacia adelante como una ola, y la distancia entre cada una de sus crestas es lo que se llama "longitud de onda" ( λ)

43

Figura N ° 35 Longitud de onda

Las longitudes de onda que corresponden a la luz son bastante pequeñas en términos convencionales, en torno a los 0,0000005 metros (es decir: 10 -6 metros). Po ello usamos como unidad el nanómetro (nm.), que mide una milmillonésima parte de un metro (10-9 metros). El sistema visual humano es sensible a las longitudes de onda situadas entre los 380 y los 780 nanómetros. Es posible describir una luz mediante su frecuencia (v). La frecuencia es el número total de ondas que pasa por un punto dado en un segundo. La velocidad de una energía electromagnética (c) se relaciona con su longitud de onda (λ) y su frecuencia (v) mediante la fórmula:

Los rangos aproximados de las longitudes de onda de la luz correspondientes a estos colores observados son: Tabla N° 7 Longitud de onda absorbido vs. color Color  nm 400 – 435 Violeta 435-480 Azul 480 –0490 Azul-verdoso 490- 500 Verde azulado 500 – 560 Verde 560 – 580 Verde amarillento 580 – 595 Amarillo 595 – 605 Anaranjado 605 – 750 Rojo Fuente: La química del color- R.M. CHRISTIE

44

6.1.2 El objeto Es una sustancia que altera la energía de luz emitida por la fuente. El objeto altera la luz absorbiendo y dispersando la onda de luz emitida. Cuando la luz alcanza una superficie, pueden pasar varias cosas 1.

Un cambio en el índice de refracción hace que la luz se vea reflejada por la superficie. La luz así reflejada se llama "reflexión especular"

2.

La luz no se refleja, sino que penetra en la materia (absorción). Sin embargo, al atravesar la superficie, pueden presentarse los siguientes fenómenos : a. Que una parte de ella sea utilizada para provocar cambios en alguna forma de las energías que aportan a la energía interna del objeto, y la restante sea reflejada.

Luz emitida objeto Luz reflejada

Fig. Nº36 Reflexión de la luz

b. Que sea absorbida completamente, alterando entonces alguna otra forma de su energía interna en mayor proporción (ejemplo energía térmica).Un objeto que absorbe toda la luz que lo golpea, se denomina cuerpo negro

objeto

Fig. Nº37 Cuerpo negro

c. Que sea completamente reflejada ( cuerpo blanco)

Fig. Nº38 Cuerpo blanco

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d. Que atraviese por completo el objeto. En ese caso decimos que ha sido "transmitida”. Un objeto que deja pasar la luz incidente se denomina transparente

Fig. Nº39 Cuerpo transparente

Cuando un objeto absorbe la luz de un color dado, el que se observa es el color complementario, que corresponde a las restantes longitudes de onda de luz incidente. Tabla N°8. Longitud de onda VS color (complementario)  nm

Color

Color complementario

400 – 435 Violeta Amarillo verdoso 435-480 Azul Amarillo 480 –0490 Azul-verdoso Naranja 490- 500 Verde azulado Rojo 500 – 560 Verde Morado 560 – 580 Verde amarillento Violeta 580 – 595 Amarillo Azul 595 – 605 Anaranjado Azul verdoso 605 – 750 Rojo Verde azulado Fuente: La química del color- R .M. CHRISTIE

Todos los colores que aparecen en la tabla son colores cromáticos (corresponden a una longitud de onda visible), el blanco, negro y gris no. 6.1.3 El observador detecta la luz reflejada de un objeto, el cerebro interpreta y los instrumentos miden. La respuesta a como el ojo humano detecta estas ondas y las distingue se encuentra en el ojo humano, básicamente una esfera de 2 cm de diámetro que recoge la luz y la enfoca en su superficie posterior. En el fondo del ojo existen millones de células especializadas en detectar las longitudes de onda procedentes de nuestro entorno. Estas maravillosas células, principalmente los conos y los bastoncillos, recogen las diferentes partes del espectro de luz solar y las 46

transforman en impulsos eléctricos, que son enviados luego al cerebro a través de los nervios ópticos, siendo éste el encargado de crear la sensación del color.

Fig. N°40. El ojo humano

Los conos se concentran en una región cerca del centro de la retina. La cantidad de conos es de 6 millones y algunos de ellos tienen una terminación nerviosa que va al cerebro.

Fig. N° 41.- La retina

La retina está compuesta de dos tipos de células fotosensibles: los bastones y conos. Los primeros son muy sensibles y son los responsables de la visión nocturna y en 47

blanco y negro. Los segundos son los responsables del color y son mucho menos sensibles. Los conos son los responsables de la visión del color y se cree que hay tres tipos de conos, sensibles a los colores rojo, verde y azul, respectivamente. Dada su forma de conexión a las terminaciones nerviosas que se dirigen al cerebro, son los responsables de la definición espacial. Los bastones se concentran en zonas alejadas de la fóvea y son los responsables de la visión escotópica (visión a bajos niveles). Los bastones comparten las terminaciones nerviosas que se dirigen al cerebro, siendo por tanto su aportación a la definición espacial poco importante. La cantidad de bastones se sitúa alrededor de 100 millones y no son sensibles al color. Los bastones son mucho más sensibles que los conos a la intensidad luminosa, por lo que aportan a la visión del color aspectos como el brillo y el tono, y son los responsables de la visión nocturna. Nuestros ojos tienen tres grupos de fotorreceptores sensibles al color, con picos de sensibilidad que corresponden al rojo (580 nm.), verde (540 nm.) y azul (450 nm.). La luz a una longitud de onda cualquiera dentro del espectro visible (desde 400 a 700 nm.) excitará uno o más de estos tres tipos de fotorreceptores. Nuestra percepción de qué color estamos viendo está determinada por la combinación de los fotorreceptores que son excitados y de cuánto son excitados cada uno. La siguiente imagen muestra con letras griegas (Rho -red-, Gamma -green-, Beta -blue-) las longitudes de onda de estos receptores.

48

Fig. N° 42.- Longitudes de onda de los receptores

Nuestro sistema visual percibe selectivamente el rango de las longitudes de onda del espectro visual, esto nos permite crear la percepción del color. Algunas personas tienen una anomalía que provoca problemas para distinguir ciertos colores. Cuando las curvas de sensibilidad de los fotorreceptores Rho y Gamma se solapan exactamente o cuando hay un número insuficiente de estos fotorreceptores se produce lo que se denomina como daltonismo. Una persona que padece de daltonismo tiene grandes problemas para diferenciar en rojo del verde, especialmente con bajos niveles de iluminación. 6.2 Teoría del color constitución química Hay muchas razones por la que las cosas parecen tener color. Para la mayoría de las sustancias, la causa es que sus propiedades de absorción o dispersión son diferentes para las distintas longitudes de onda. Así, en una sustancia que parezca ser amarilla eso ocurre debido a que tiene mayor capacidad de absorción en la zona azulada del espectro luminoso y dispersa la luz mejor en las zonas verdes y rojas del mismo. Lo más usual es que un pigmento disperse la luz con mucha eficacia en una zona del espectro Si luminoso y tenga su principal zona de absorción en otra. la sustancia Anaranja

absorbe aquí

Fig. N° 43.- Absorción de luz do y color visto en una sustancia Ro jo

Amaril lo

Violeta

49

Verde Azu l

Entonces el color visto es este

La materia puede absorber la luz debido a una serie de fenómenos que incluyen vibraciones y rotaciones atómicas, efectos de campos ligandos (ligand-fields), orbitales moleculares y transferencia de cargas. La energía que las moléculas de una sustancia absorben se puede disipar en forma de energía cinética o calorífica, aunque a veces puede volverse a emitir. Según la mecánica cuántica, la materia, aún cuando se encuentra en su estado basal tiene un cierto nivel de energía; pero bajo la acción de la radiación electromagnética aumenta su contenido de energía y estas se ven reflejadas muchas veces en las transiciones electrónicas (saltos). Al volver a su estado inicial, reirradian energía. Esta energía reirradiada puede presentarse como un color visible o como luminiscencia La cantidad y la intensidad del color producido cuando una molécula absorbe en la región visible del espectro son función de la estructura molecular. La teoría del color parte de la observación de que ciertos grupos casi siempre producían color al estar presentes en una molécula. A continuación se presenta una cronología de los avances en la teoría del color y constitución química: 1.

1865.- Kekulé propone la estructura del benceno y observa la influencia de las estructuras orgánicas en el color.

50

2.

1867.- Graebe y Lieberman observan que algunos tintes pierden su color bajo tratamiento con agentes reductores. Denominando, entonces como Tintes a compuestos insaturados cuya instauración era destruida por la reducción.

3.

1876.- Otto WITT propone la composición de los colorantes con la presencia de cromóforos (grupos responsables del color) y auxocromos (grupos que desarrollan y fijan el color). Hoy en día se cree que la presencia de estos últimos es de menor importancia.

4.

1907.- Hewitt.- Sostiene que la conjugación es esencial para el color del tinte.

5.

1928.- Dilthey y Witzinger amplían la teoria de WITT y afirman que el grupo cromóforo es el que retira la densidad electrónica y el grupo auxocromo es el que cede densidad electrónica y que ambos están unidos entre si a través de un sistema conjugado.

6.

1935.- Bury Observa que a mayor estructuras resonantes, el compuesto tiene efecto batocrómico.

La teoría de Otto Witt aunque fue propuesta hace cerca de 100 años aun tiene validez como método simple para explicar el color y la constitución química.

51

VII.- Colorantes: clasificación por su aplicación Los colorantes son sustancias químicas que son capaces de colorear a otra sustancia y permanecer en ella por un tiempo prolongado. En este texto trataremos de explicar el hecho de que una sustancia sea colorante desde dos fundamentos teóricos. 7.1 Teoría del cromóforo- auxocromo

Según la teoría del cromóforo – auxocromo, los colorantes son sustancias orgánicas coloreadas que se utilizan para colorear otros objetos; solubles en medio ácido, neutro o básico, que poseen una estructura molecular no saturada. Es decir son electrónicamente inestables y por eso absorben energía a determinada longitud de onda, si fueran estables absorberían todas o rechazarían todas. Los grupos responsables de la absorción de la luz se llaman: Cromóforos: Son todos aquellos compuestos que tienen electrones resonando a determinada frecuencia y por eso absorben luz y al unirse refuerzan la absorción de radiación. Son grupos que normalmente poseen estructuras que atraen electrones y presentan enlaces múltiples. Ejemplo de ellos son los grupo Nitro y Nitroso.

-N =O

N=O O

Nitroso

Nitro

Auxocromos: Son los responsables de la fijación al sustrato a teñir, son capaces de fijar la molécula del colorante y en algunos casos intensificar la labor de los cromóforos. Son aquellos que cuando están presentes grupos cromóforos ceden pares

52

de electrones.

Suelen ser grupos ácidos o básicos que al estar en posiciones orto o

para con respecto al cromóforo forman un sistema conjugado mas extenso. Tabla N° 9.- Algunos grupos cromóforos y auxocromos

CROMOFOROS Grupo etileno

AUXOCROMOS C–C

Grupo sulfonico

- H2SO4

R-C=O

Grupo Carboxílico

R – COOH

Grupo nitroso

--NO-

Grupo Hidroxilo

R – OH

Grupo nitro

- NO2

Grupo Amino

- NH2

Grupo azo

-N=N-

Cloro

Cl2

Bromo

Br2

Grupo carbonilo

Fuente: elaboración propia

7.2 Teoría de las estructuras resonantes o aproximación del enlace de valencia Son estructuras orgánicas que representan un compuesto dado en cada una de las cuales los electrones se localizan en enlaces entre los átomos:

Fig. N° 44.- Estructuras resonantes para el benceno

La relación entre el color y la aproximación del enlace de valencia puede ayudarnos a estimar cualitativamente los valores de λ max y por lo tanto de los matices de muchos colorantes. Pero además supone: 1° Que el estado electrónico fundamental de la molécula es la más estable

53

Fig. Nº 45.- (a) Azobenceno (b) Estructura resonante

2° El primer estado excitado del colorante es el menos estable

Fig. N° 46.- Estado de alta energía (más inestable)

De

∆E = hc

λ = hc

λ

∆E

Donde ∆E: diferencia de energía entre el estado fundamental y el primer estado excitado. En la fig. 44 observamos que la carga negativa se aloja en uno de los átomos de nitrógeno; pero esta estructura también aloja a un carbocatión lo cual lo hace altamente inestable y por lo tanto de alta energía. 7.3 Clasificación de los colorantes Existen dos métodos de clasificar colorantes. El primero está basado en la constitución química de los sistemas Cromofóricos, y el segundo en base a los métodos de aplicación. Ninguno de estos dos sistemas es completamente satisfactorio, debido a que existen colorantes incluidos en el mismo sistema Cromofórico que difieren ampliamente en su aplicación.

7.3.1.- Por su estructura química (grupo cromóforo) Toman el nombre del grupo cromóforo. A nivel industrial no se usa esta clasificación. 7.3.2. Por su aplicación.54

A nivel industrial suele clasificárselos según el método de su aplicación a la fibra: 7.3.2.1. Colorantes directos o sustantivos: Son los que tiñen directamente a las fibras celulósicas, sin necesidad de mordiente. Se caracterizan por que generalmente son moléculas de gran tamaño molecular, solubles en agua, aunque algunos precisan para ello la presencia de carbonato sódico. Su solubilidad aumenta con el número de grupos sulfónicos y disminuye al aumentar su peso molecular. En frío forman soluciones coloidales y en presencia de agentes reductores cambian a compuestos aminados. Existen dos familias de colorantes directos: a) colorantes azoicos son derivados de las aminas del difenilo

Fig. Nº 47. Estructura básica de colorantes directos

Donde R puede ser: H, SO3Na, -Cl, -NO2, -OH, -CH3, -OCH3, -OCH2-CONa b) Colorantes tiazólicos se llaman así porque en su molécula contienen el anillo tiazólico. Estos colorantes son solamente amarillos, anaranjados y pardos.

Anillo tiazólico

Fig. N° 48. Estructura básica de colorantes tiazólicos

Comercialmente son conocidos como: durazol, solofenil, brillante directo, everdirect, tubantin, etc.

55

7.3.2.2. Colorantes ácidos: Se caracterizan por ser aniones coloreados, solubles en agua (grupos auxocromos sulfónicos), por su constitución química son parecidos a los colorantes directos y pueden teñir a la celulosa .Se utilizan para teñir lana, seda y fibras poliamídicas en medio ácido. Su grupo cromóforo es aniónico. Existen tres familias de colorantes ácidos: a.

Colorantes azoicos generalmente dan tintes amarillos, anaranjados, rojos, escarlatas y marrones

Fig. N° 49 C.I. Anaranjado Acido 7

b. Colorantes antraquinónicos son los azules de buena solidez a la luz y a

tratamientos en húmedo. Corren peligro de volver a oxidarse con la humedad ambiental una vez teñidos.

Fig. N° 50. C.I. Azul ácido 45

c. Colorantes trifenilmetánicos son los violetas, azules y verdes de tonos

muy brillantes y moderadamente sólidos a la luz, mejor a los tratamientos húmedos. Estos colorantes tienen su índice de solubilidad (en agua) y su índice de afinidad en relación inversa. Por otra parte, a mayor solubilidad, mayor igualación pero menor solidez ante agentes húmedos.

56

Fig. N°51 C.I. Azul ácido I

7.3.2.3. Colorantes Básicos: llevan auxocromos básicos. Tiñen las fibras animales de forma directa; pero de entre las naturales vegetales, solo el yute tiene afinidad por estos colorantes. Tiñen las fibras artificiales celulósicas indirectamente, mordentadas con tanino; de entre ellas, sólo el rayón nitro-seda tiene afinidad por los colorantes básicos. El uso más común de los colorantes básicos se da en la tintura de las fibras acrílicas y de algunos poliésteres (los modificados). 7.3.2.4. Colorantes a la tina: no se fijan directamente a la fibra para obviar esto se reducen, y con el compuesto formado, que es soluble, se tiñe la fibra Son colorantes que tienen entre sí diferente constitución química pero todos son insolubles en agua. Por su reducción en un medio alcalino se transforman en leucoderivados hidrosolubles. El proceso de reducción se fundamenta en la acción reductora del hidrógeno sobre el grupo carbonilo, transfiriéndolo al grupo alcohólico.

Fig. N° 52. Proceso de reducción del colorante tina

Una vez realizada la tintura, es fácilmente oxidable por el oxígeno del aire. Estos colorantes dan tinturas más brillantes que los antraquinónicos, pero menos sólidos ante la luz y el lavado. 57

Los colorantes a la tina se clasifican en dos grupos: a. derivados del índigo: bromoíndigo, tioíndigo b. derivados de la antraquinona: este tipo de colorantes presenta las siguientes características: - Buenas solideces en tonalidades intensas; no tan buenas en tonos -

pálidos. Menos brillantes que los indigoides

7.3.2.5. Colorantes azoicos: Vienen a ser un tipo especial de los denominados colorantes desarrollados, en los cuales la última etapa de la síntesis del colorante se realiza sobre la fibra. Constituyen la clase más numerosa de los tintes. NH2

OH

+

N

N 2

2

HSO3 HSO3

Un ion diazonio

Intermediario directo para colorantes

azoicos NH2

OH

NH2

N=N

=

N N

SO3

SO3 SO3

OH

SO3

Fig. Nº 53 colorante Azul directo 2B Base

7.3.2.6. Colorantes dispersos: Estos colorantes son compuestos orgánicos no iónicos. Se aplican con un dispersante, porque son insolubles en agua, y se caracterizan fundamentalmente porque tienen un alto grado de dispersión. Se emplean para la tintura de rayón, acetatos y poliésteres; también se usan con auxiliares carriers. 7.3.2.7. Colorantes sulfurosos: Se llaman sulfurosos porque en su molécula está presente el azufre, pero no como lo está en los colorantes directos, tiazólicos, etc., sino que aquí este azufre puede ser oxidado con facilidad. Por su aspecto, los colorantes 58

sulfurosos son parecidos a los colorantes de tina y a los sustantivos; tiñen las fibras directamente en estado reducido y se combinan con los colorantes básicos para dar una laca insoluble; la cantidad de colorante absorbido depende de su porcentaje en la solución, de la concentración de sal en el baño y de la temperatura. Lo mismo que los colorantes de tina, también son insolubles en agua pero solubles en medio alcalino y en presencia de sulfuro sódico como agente reductor.

Fig. Nº 54 Reducción de colorantes al azufre

En este proceso de reducción cambia la estructura molecular del colorante pero sin afectar al grupo -S-S- sulfuroso. El leucoderivado soluble resulta con un coloreando diferente al del colorante original y ya tiñe la fibra, comportándose como un colorante directo de baja afinidad por la fibra. Finalmente, mediante la oxidación queda convertido otra vez en colorante sulfuroso no soluble en el agua. Por tanto, el proceso de tintura con colorantes sulfurosos es el siguiente: disolución del colorante, tintura, oxidación. Esta tintura se realiza a una temperatura de 100°C y su duración oscila entre 60 y 90 minutos. El peligro de oxidación del colorante durante la tintura puede corregirse con un ligero exceso de sulfuro sódico, pero teniendo en cuanta que propasarse influiría negativamente en el rendimiento del colorante. Una vez terminada la tintura en la fibra, sí debe oxidarse, para desarrollar el verdadero coloreado y las propiedades finales de estos colorantes. Son empleados para la tintura de fibras celulósicas. Aunque resultan muy económicos son de resultados pobres de matices.

59

7.3.2.8 Colorantes premetalizados: Se trata de soluciones tintóreas creadas mediante un proceso químico previo a la fase de tintura; en este caso el procedimiento es el siguiente: una o varias moléculas de colorante, generalmente ácido, se asocian con un átomo metálico formando un complejo molecular con afinidad por las fibras proteicas y poliamídicas. La formación de este complejo químico se consigue calentando una solución acuosa del cromóforo con una sal de cromo trivalente, siempre en un medio de ph por debajo de 4. Si bien se obtiene con ellos una extensa gama de colores, estos adolecen de falta de brillo en azules, verdes y violetas. Suelen aplicarse a tejidos inencogibles. 7.3.2.9. Colorantes sobre Mordiente: si el colorante es ácido se requiere mordiente básico. 7.3.2.10 Colorantes reactivos: estos colorantes son empleados en la tintura de fibras celulósicas, mediante reacción química con las moléculas de celulosa. Existen dos formas en que el colorante reactivo se una a la celulosa: formando ésteres de celulosa ó formando éteres de celulosa. Los primeros tienen anillos heterocíclicos en su molécula y su reacción se basa en sustitución nucleófila, como se expone en el gráfico que representa su estructura molecular. De entre los segundos, unos son vinilsulfónicos y otros acriloilamídicos. Su reacción se basa en el doble enlace

– C = C - que son capaces de formar en un medio alcalino,

adicionando núcleos.

Fig. N° 55 Estructura molecular del colorante reactivo Rojo CI

60

A continuación se presenta una tabla con los principales nucleos reactivos de los diferentes tipos de colorantes reactivos. TABLA N° 10. Principales grupos reactivos GRUPO REACTIVO Cl

N F-HN

ICI BASF

N N

NOMBRE COMERCIAL

Proción MX Basilen M

Cl

Diclorotriazina (DCT) R

N F-HN

CIBA-GEIGY Cibacrón, Cibacrón E ICI Proción H, HE, SP BASF Basilen E, P SANDOZ Drimarén P

N N

Cl

Monoclorotriazina (MCT) F – SO3CH2CH2OSO3H Vinilsulfatoetil-sulfona (VS) Cl

N F-HN

HOESCHT SUMITOMO BEZEMA

Remazol Sumifix Bezaktiv V

SANDOZ Drimaren Z CIBA-GEIGY Cibacrón T, E

N Cl

Cl

Tricloripirimidina (TCP) N

Cl

N

Cl

OCHN-F

BAYER

Levafix E

Dicloroquinoxalina (DCQ) F

N F-HN

BAYER

N Cl

Levafix E-A Drimaren K

R

Difluorocloropirimidina (DFCP) N

F N

F-HN N

CIBA-GEIGY BAYER

Cibacron F Levafix E.N

R

Monofluorotriazina (FT)

61

VIII.- Pretratamientos de las fibras

Proceso o serie de tratamientos que se le da a la fibras antes de ser teñidas, con el objetivo de limpiarlas y eliminar las impurezas de tal manera que puedan realizarse en ellas teñidos, estampados y acabados de apariencia impecable.

Debido a su origen, no todas las fibras requieren de los mismos pretratamientos. Las fibras químicas están contaminadas con subproductos de su reacción de síntesis y la eliminación de estos subproductos generalmente requiere sólo de enjuagues sucesivos para su eliminación. En cambio las fibras naturales como el algodón y la lana están contaminadas por sustancias grasas producto del contacto con la piel de animal o del contacto con la mano de los recolectores (si el proceso de recolección fuera manual), con partículas de tamaño apreciable como pequeñas piedrillas, arena o trozos de vegetales que se van enredando en las fibras o de estiércol animal. Por esta razón las fibras requieren de mayor limpieza antes de su teñido. Las impurezas externas y gruesas se eliminan durante la primera etapa del proceso en la parte seca (apertura de la fibra, cardado, etc.)

62

En la siguiente tabla se señalan los pretratamientos mas utilizados para los diferentes tipos de fibra, ver tabla Nº 11. Tabla Nº 11.- Pretratamientos para diferentes tipo de fibra Algodón Desencolado

Lana Lavado

Sintéticos y artificiales Lavado

Descrudado

Carbonizado

Encogimiento

Blanqueo químico.

Batanado

Voluminación

Mercerizado (a veces se realiza posterior al teñido) Fuente: elaboración propia

Blanqueo qco.

Termofijación

8.1. Pretratamientos para el algodón El pretratamiento de la fibra debe considerar la composición química de la fibra, ya que los constituyentes que no son los deseados (impurezas) son los que deben eliminarse en esta etapa del proceso. En promedio y dependiendo de la variedad los algodones presentan la siguiente composición química: celulosa aceites y ceras

85,5% 0,5%

proteínas, pectosas y pigmentos

5%

compuestos minerales

1%

humedad

8%

Para el caso del algodón las impurezas serán los aceites y ceras, las proteínas, pectosas y pigmentos así como los compuestos minerales. Tan importante como saber cuáles son las impurezas, es saber donde están localizadas, es decir, conocer la morfología de la fibra. Cuando la fibra de algodón convertida en hilo será tejida en telares para convertirse en tejido plano, se le realiza un encolado añadiéndole entonces adicionalmente a sus

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impurezas la cola o goma utilizada. De tal manera que visto un corte tranversal de la fibra podemos representar las impurezas como en la fig. Nº 54.

Gomas o colas

celulosa Aceites, ceras, grasas, Pectinas, aminoacidos

Fig. Nº56 Esquema de la ubicación de las impurezas

Hay que considerar que la cutícula que protege a la fibra contiene: ceras, grasas, y aceites que la hacen repelente al agua, la pared primaria está compuesta por pectinas, aminoácidos, etc.y la pared secundaria consta de fibrillas celulósicas, responsable de la tenacidad transversal. Es la parte de defensa de la fibra, muy resistente a los ácidos Además debemos tener en cuenta que la fibra de algodón presenta mayor porcentaje de zonas amorfas que cristalinas, las zonas amorfas es donde el agua puede llegar muy fácilmente.

Fig. Nº 57Zonas amorfas y cristalinas de la fibra de algodón

Por otro lado también es importante conocer como la fibra responderá a diferentes sustancias o parámetros con las que podría ser tratada. En el caso del algodón podemos sintetizar su comportamiento en la tabla Nº 6.

64

8.1.1Desencolado: Consiste en la eliminación del almidón, cola o goma que le da sensación rígida al tacto a la tela. El desencolado es necesario cuando la tela ha sido elaborada con hilos engomados y esto generalmente ocurre en tejidos planos.

Si rompemos el enlace (hidrolizamos)

Glucosa (muy soluble en agua)

Fig. Nº 58. Mecanismo del desencolado

Hay varias gomas utilizadas para el desencolado, todas solubles o parcialmente solubles en agua fría o calientes, excepto el almidón. Cuando el hilo esté engomado con almidón se hace necesario este proceso que consiste en la hidrólisis del polímero de almidón (α amilasa). Hoy en día la técnica utilizada para el desencolado es el desencolado enzimático. Las α amilasas son específicas para almidón y no atacan la β glucosa (celulosa) 8.1.2. Descrude: Consiste en la eliminación de grasas, aceites y pectinas, con el objetivo de volver hidrófila a la fibra.

Agua

Fig. Nº 59. Objetivo del descrude: hidrofilidad

8.1.2.1 Descrude por saponificación 65

La mayoría de las materias grasas se saponifican con solución alcalina de carbonato o hidróxido de sodio a altas temperaturas. Las grasas, minerales y ceras que no se pueden saponificar se emulsionan y se eliminan como tal.

(C15H35COO)3C3H5 + 3NaOH

3 C17H35COONa + C3H5(OH)3

8.1.2.2 Descrude enzimático Es un método de aplicación reciente, no muy utilizado aún en nuestro medio, bajo la suposición de que hay un alto porcentaje de pectosa de calcio y magnesio (dureza de la tela). Se utilizan las pectinaza en medio alcalino (NaOH); en este medio el bajo porcentaje de aceites y grasas se hidrolizan. Fig. Nº 60. Mecanismo de la reacción

Fuente: Revista Mundo textil Nº 11

8.1.3. Blanqueo químico El blanqueo químico es necesario para limpiar de impurezas de tipo leñoso y coloreados que no se eliminan con el descrudado y que conservan el color amarillento en la fibra.

66

Fig Nº 61. Coloración rojiza en la fibra

Además de las impurezas que se pueden retirar durante el descrude, existen otras coloreadas que no se eliminan en el descrudado, por lo que la fibra a la salida de esta operación queda aún con un color amarillento. La constitución de estos pigmentos o compuestos que le dan color aún no han sido determinados exactamente; pero se supone que pertenecen a la familia de los flavonoides o antocianinas. Empíricamente se ha establecido que un tratamiento por oxidación aclara el color . El blanqueo químico es necesario sobre todo si la fibra será teñida en color blanco (blanqueo óptico) o colores claros. Para ello es necesario eliminar este pigmento mediante oxidación controlada para evitar el deterioro de la fibra. En la actualidad el oxidante utilizado es el peróxido de hidrógeno habiendo desplazado al hipoclorito de sodio por razones ambientales. Es un proceso oxidativo que produce la remoción residual de las impurezas del algodón para dar un material uniforme. El potencial redox del peróxido bajo condiciones normales, depende mucho del PH. Esto permite trabajar en frío o en caliente ya que solo forma como subproductos agua y oxígeno durante la reacción. El H2O2 utilizado para el blanqueo normalmente está en concentraciones al 35% ó 50%. Su acción oxidante se explica porque cede oxígeno con facilidad: H2O2

H2O + ½ O2

67

Aunque la ecuación anterior no establece ninguna relación de dependencia del PH, en la práctica es conocido que la velocidad de descomposición del peróxido crece fuertemente con el aumento del PH, y que hacia medio ácido es a la inversa. Factores que influyen en el blanqueo El PH debe estar entre 10,8-11. La ecuación precedente se da en presencia de temperatura alta, porque a temperatura ambiente y medio acuoso el peróxido se disocia de la siguiente manera: H2O2

Entre

H+

+ HO2 -

otras sustancias, el algodón puede contener cantidades considerables de

compuestos de hierro. O también puede entrar a la tela mediante la abrasión del metal durante la tejeduría. En los lugares donde el hierro se deposita ocurre una fuerte reacción del agente blanqueador, que destruye las fibras y produce agujeros. Los estabilizadores de blanqueo tienen una función de guardianes, desactivan el dañino hierro, estabilizan los baños de blanqueo y por ende protegen los textiles contra los indeseables hoyos. El blanqueo químico se realiza considerando las siguientes etapas: Impregnación de la fibra con el peróxido y remoción del peróxido residual (generalmente en presencia de enzimas que descomponen el peróxido resisual. 8.1.4 Mercerizado Proceso que permite incrementar la resistencia tensil, brillo y afinidad de los colorantes sobre la fibra de algodón y fibras sintéticas celulósicas. Consiste en impregnar la tela o el hilado con una solución fría de hidróxido de sodio (15 a 30% en volumen). Este procedimiento se realiza manteniendo estirado el hilado o tejido bajo tensión. En algunos casos se elimina posteriormente el álcali con ayuda de algún ácido débil y se enjuaga con agua y vapor, provocándose un cambio en la

68

estructura molecular y morfológica de la celulosa y que sobre todo se aprecia en la sección transversal de la fibra que explica el brillo de la fibra mercerizada debido a su sección circular tal como se aprecia en la fig. Nº 60. Fig Nº 62. Cambios en la sección transversal de la fibra

Fuente: elaboración propia

En la primera sección puede observarse la forma irregular de la sección transversal de la celulosa, el hinchamiento y posteriores cambios de sección para finalmente disminuir notoriamente su tamaño y modificación de su sección.

8.2. Pretratamientos para la lana Las impurezas externas y gruesas de la fibra se retiran de manera similar que en las fibras de algodón durante las operaciones de limpieza de la fibra. Los pretratamientos ayudaran a limpiar las impurezas propias de la fibra. Hay que tomar en cuenta que en la lana, hay diferentes capas constituidas por queratina y que están cubiertas por una capa protectora llamada cutícula. Fig. Nº 63. Capas y cutícula de la lana

69

La cutícula comprende aproximadamente el 10% del total de la fibra y esta formada por escamas formada por zonas sin queratinizar y por tanto es más susceptible de sufrir ataques químicos de los ácidos, los álcalis. El cortex es el componente fundamental de la lana. Está formado por células fusiformes de estructura parcialmente cristalina más rico en cistina y que contiene melanina en las lanas pigmentadas En general la lana es sensible a los agentes alcalinos; pero más resistentes a los ácidos, los agentes oxidantes y reductores no producen mucho efecto a bajas concentraciones; pero a altas concentraciones producen cambios en los puentes disulfuro. 8.2.1. Lavado de la lana La secreción glandular que acompaña a la lana tiene como principal componente la lanolina, que es un éster de colesterol insoluble en agua. Las glándulas sudoríparas producen una serie debe mezclas de sales orgánicas e inorgánicas, junto con la úrea y algunos aminoácidos que en su conjunto se pueden eliminar mediante un lavado con agua caliente o jabones ligeramente alcalinos, recordemos que la lana no es resistente a los álcalis. 8.2.2. Batanado En algunos casos se procede realizando sobre el tejido un proceso de batanado que modifica ciertas propiedades esenciales del tejido, como cuerpo, elasticidad y apariencia, utilizando jabones y detergentes, encogiendo el tejido entre rodillos y generando pocos residuos sólidos. Con este acabado se pretende enfieltrar los tejidos de lana, la tela pierde dimensiones, aumenta su espesor, compacidad, peso por metro cuadrado, ofrece más resistencia a la penetración, y esta acción es tanto más acentuada cuanto más largo sea el tratamiento. Se basa en que la superficie de la fibra de lana está formada por escamas que se acoplan unas con otras al producir un movimiento relativo entre ellas. 70

Los factores que favorecen el batanado son: una fibra larga, ondulada y escamosa, un hilo con poca torsión y un tejido poco ligado. Cuando el tejido está compuesto por mezcla de fibras, se utiliza un batanado neutro con el que obtenemos un encogimiento superficial, consiguiendo el cierre del tejido. 8.2.3 Carbonizado Elimina residuos vegetales, es decir materias celulósicas. Se utiliza para ello una solución diluida de ácido sulfúrico a alta temperatura. Se neutraliza con una solución de carbonato de sodio. Estos procesos originan emanaciones corrosivas y olores procedentes de los óxidos de azufre y descomposición de compuestos orgánicos que deberían resolverse por vía húmeda utilizando filtros adecuados. Si es que hubiera necesidad de un blanqueo químico, se realiza de manera semejante al del algodón ya que la lana es resistente a los agentes oxidantes.

71

IX.- Teñido de fibras: termodinámica y cinética de la tintura

El teñido es un proceso de equilibrio fisicoquímico en el que la fibra textil (sea como fibra, hilo, tela o prendas) es puesta en contacto con el baño4 de tintura. Durante este proceso se van produciendo cambios a nivel molecular en cada instante del teñido, existe una polaridad entre las fuerzas que motivan que el colorante pase del baño a la fibra y se quede impregnado en ella y fuerzas que mas bien oponen resistencia a que esta impregnación ocurra. El análisis termodinámico, desde nuestro punto de vista está relacionado a las fuerzas o factores que motivan la fijación del colorante en la fibra, mientras que el enfoque cinético estará direccionado a los factores que influyen en la difusión del colorante hacia la fibra. Para que el teñido se dé estas fuerzas deben estar en equilibrio. En este texto nos centraremos en enfocar los factores que contribuyen al equilibrio. Partiremos de aceptar que durante el teñido la molécula de colorante atraviesa por las siguientes etapas: Difusión: Movimiento de la molécula a través del líquido en el que se deposita, acercándose a la fibra textil.

4

Baño: Solución de tintura.

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Adsorción: Contacto de la molécula de colorante con la superficie de la fibra Absorción: Difusión de la molécula de colorante al interior de la fibra. Fijación: Formación de enlaces entre las moléculas de la fibra y del colorante. Una ves alcanzada esta última etapa se puede decir que el colorante ha teñido la fibra y el proceso de tintura ha terminado, lo cual no significa que todo el colorante del baño ha migrado hacia la fibra porque simultáneamente a estas etapas ocurre la desorción del colorante, es decir su salida de la fibra para ingresar al baño nuevamente.

9.1 Termodinámica del teñido. Durante el teñido, trataremos de que el colorante que se encuentra bastante diluido en el baño pase a un espacio mas reducido y ordenado en la fibra, atentando contra el principio de que las moléculas de cualquier compuesto se encuentran en tal grado de libertad de movimiento que tienden a distribuirse uniformemente sobre el máximo volumen accesible a ella. La fuerza que obliga a que las moléculas del colorante permanezcan en la fibra es la afinidad. 9.1.1 Afinidad Fuerza que cualitativamente nos indica la proporción del colorante transferido del baño a la fibra. Muchas veces se asume como la diferencia del potencial químico del colorante en su estado estándar en la fibra y el correspondiente potencial químico en el baño de teñido. Esta fuerza se ve afectada por varios factores: 

La oscilación y cambios de configuración de la estructura molecular de la fibra.



El incremento de la vibración en las moléculas de la fibra al incrementarse la temperatura. 73



El constante bombardeo de las moléculas de agua al interior del baño que pueden impedir la llegada de las moléculas del colorante a la superficie de la fibra.

Estos entre otros muchos factores nos hacen suponer que existen diferentes grados de afinidad colorante-fibra. El grado de afinidad puede ser expresado en términos de potencial químico de enlace colorante-fibra.

9.1.2 Potencial químico (μ) Es una expresión cuantitativa de la habilidad de una cantidad de colorante a cambiar de estado y puede ser definida de manera semejante a la energía libre de Gibbs:

μs = μ0s + RT Ln Cs (potencial químico para el colorante en el baño)…………………….…(1) μf = μ0f + RT Ln Cf

(potencial químico para el colorante en la fibra)…………………..….(2)

Ahora bien, el paso del colorante del subsistema solución al subsistema fibra, según la siguiente reacción: Colorante en solución → Colorante en la fibra Ocurrirá con una disminución del potencial químico del sistema, luego si tenemos en cuenta que: Δμ = μf - μs ………………………….………..……………….……...(3) Restando las ecuaciones (1) y (3) y acomodando tendremos finalmente: Δμ = Δμº + RT ln (Cf) …………………….…….. (4) (Cs) Aquí, Δμ entre la fibra y solución será el incremento de potencial químico instantáneo del proceso, que varía con el tiempo en su camino hacia el equilibrio. Este incremento de potencial químico será negativo cuando la tintura tenga lugar y será la media de la 74

fuerza directora del proceso, esto es, de la afinidad instantánea del colorante por la fibra. Esta afinidad instantánea no es fácil de medir, pero se sabe que en el equilibrio es nula, por lo tanto

μs = μf en el equilibrio.

De tal manera que obtendremos una ecuación tal como: -∆

μ0 = RT Ln

Cf Cs

con: Cf = Cs

κ…………………(5)

Que es la medida de la tendencia de un colorante a moverse de su estado estándar en solución a su estado estándar en la fibra, o sea una medida cuantitativa de la afinidad del colorante por la fibra. Un valor negativo significa que el equilibrio está desplazado hacia la fibra teñida, un valor positivo está desplazado hacia el baño. Donde:

μs: potencial químico del colorante en la solución μ0: potencial químico estándar del colorante en la solución μf: potencial químico del colorante en la fibra μ0: potencial químico

estándar del colorante en la solución

RT: Constante universal de los gases y Temperatura Cs: Concentración del colorante en la solución Cf: Concentración del colorante en la fibra

Κ: Constante de proporcionalidad De la fórmula se puede deducir que la afinidad mide la proporción de colorante transferido del baño a la fibra. 9.1.3 Constante de proporcionalidad de la distribución del colorante

75

La constante varía de acuerdo al sistema colorante fibra y depende de las características específicas de cada una de ellas. De acuerdo a la forma como el colorante se comporte en la solución, podemos hacer una nueva clasificación de colorantes en colorantes iónicos y no iónicos. 9.1.3.1 Colorantes no iónicos Este grupo de colorantes, entre los que se encuentran los colorantes dispersos, rigen su comportamiento por la ley de Nernst: Cf = κ Cs…………………………………………..(7) Isotermas como estas, que son lineales y que aumentan su pendiente a medida que se incremente la concentración del colorante en el baño se les conoce como isotermas de Nernst. Son las isotermas más simples de interpretar e indican que la distribución del colorante entre las fibras y el baño es una simple partición del colorante en dos disolventes diferentes hasta que uno de ellos se encuentre saturado del mismo.

Cf

Cs

Fig. Nº 64. Isoterma de Nernst

9.1.3.2 Colorantes iónicos

76

Pueden ser catiónicos ó aniónicos, dependerá de la carga que exhiba el cromóforo al entrar a la solución. Aquí es importante tomar en cuenta también la carga de la fibra que también puede ser aniónica o catiónica. El sistema colorante- fibra, entonces, puede presentarse con colorante /fibra de cargas iguales o colorante/fibra de cargas diferentes. a.

Caso colorante/fibra de cargas iguales. En este caso el sistema responde a la isoterma de Freundlich: [C]f = k[C]sx

(8)

En donde “k” es una constante y “x” es un exponente característico del sistema considerado, cuyos valores oscilan entre 0.5 y 0.8 según las fibras y el colorante empleado. Como x es siempre menor que 1, la isoterma de adsorción es una parábola, sin tender a un límite determinado de la concentración del colorante sobre la fibra. Por consiguiente, no siempre para elevadas concentraciones, porque generalmente la adsorción esta limitada por la saturación del colorante de la fibra. Está ecuación se caracteriza porque, a bajas concentraciones, la relación entre el colorante sobre la fibra y en solución tienden a aparecer lineal, pudiéndose llegar en algunos casos a una relación constante. Tomando logaritmos, la ecuación se transforma en: Log [C]f = log (k) + x ·log [C]s …………… (9) Fig. Nº 65. Isoterma de Freundlich

Cf

La isoterma de Freundlich responde a la gráfica a y b a la función logarítmica. a

Cs

b

77

A este modelo responde, por ejemplo, el sistema celulosa/colorante directo. b. Caso colorante/fibra de cargas diferentes. Se rige por la isoterma de Langmuir. La isoterma de Langmuir se diferencia de la Freundlich en que el valor de la concentración del colorante en la fibra tiende hacia un limite de saturación, lo cual no sucedía en aquella. El postulado básico sobre el que se fundamenta, es que el colorante es absorbido por la fibra en lugares específicos, de tal modo que cuando una molécula ocupa un lugar, éste queda saturado e incapaz de una adsorción ulterior. Supongamos una fibra conteniendo [C]f moles de colorante por kg de fibra, en equilibrio con una solución tintórea de concentración [C]s moles de colorante por litro de solución, de modo que cuando todos los lugares de la fibra estén ocupados por el colorante, la concentración de éstos será [C]SAT. Fig. Nº 66. Isoterma de Langmuir Cf

Cs

A este modelo responde, por ejemplo, el sistema lana/colorante ácido. 9.2 Cinética del teñido En cualquier sistema de teñido en el que exista una diferencia de potencial químico tendrá lugar transporte de colorante desde los potenciales más altos hacia los mas bajos hasta alcanzar el equilibrio. La difusión es un proceso de transporte. Perinat afirma que existen diversos factores que condicionan la difusión del colorante, acelerando o retardándolo, por ejemplo: el estado de agregación del colorante, la 78

estructura cristalina de estas moléculas, las fuerzas de repulsión eléctrica desde las fibras o el tamaño de los "poros" amorfos en la estructura cristalina molecular de la fibra. Las moléculas del colorante que hay en una solución tintórea pueden agregarse formando macromoléculas, además de existir monomoléculas en el mismo baño. Pero sólo en agregación monomolecular este colorante puede ser absorbido por la fibra a tintar; cada monomolécula absorbida desplaza el equilibrio de agregación hacia la formación de más monomoléculas. Cuanto más alto es el índice de agregación del colorante más bajo será el de la velocidad de difusión de ese colorante. La velocidad de tintura está en relación con la velocidad de difusión del colorante. 9.2.1 Coeficiente de difusión Al inicio del proceso de teñido el colorante se distribuye en forma anular alrededor de la fibra; ello hace que en la superficie de esa fibra haya una elevada concentración de colorante y muy escasa o nula en su interior. Esa concentración exterior provoca el flujo de colorante hacia el centro del cuerpo a tintar. Las leyes de funcionamiento de este flujo son llamadas Leyes de Fick. La primera ley de Fick dice que el flujo de las moléculas de colorante es directamente proporcional al gradiente de concentración. dC J = -D ----- ………….(10) dX J es el flujo y d C / dX es el gradiente de concentración. D es la constante correspondiente al coeficiente de difusión. El sentido negativo (-) es consecuencia del sentido del gradiente de concentración, que es opuesto al del flujo. 79

Esta ley postula una relación lineal entre el flujo y el gradiente de concentración. Sin embargo no da idea de la variación de la concentración de colorante en el interior de los materiales en relación al tiempo. La difusión del colorante se manifiesta exteriormente por lo que llamamos la igualación, la apariencia de regularidad y uniformidad que presenta la materia teñida. La difusión se ve afectada por una serie de factores: 9.2.1.1. Concentración del colorante Con el aumento de la concentración del colorante en el substrato aumenta el coeficiente de difusión; éste se da siempre como aparente y se mide por la curva de agotamiento.

Fig. Nº 67 Relación entre el coeficiente de difusión y la concentración del colorante.

80

9.2.1.2. La afinidad colorante-fibra. La afinidad colorante-fibra no es directamente proporcional al coeficiente de difusión. Si se trata de una elevada afinidad, el teñido es rápido al inicio del ingreso del colorante en la fibra, pero enseguida se hace lento por la propia concentración del colorante en ese principio que frena más partículas de colorante con las suyas propias. Fig. Nº 68. Ingreso del colorante a la fibra.

Gran afinidad

Baja afinidad

9.2.1.3 La presencia del electrolito. El electrolito influye en la atracción-repulsión entre la fibra y el colorante; en ese sentido es como influye en el coeficiente de difusión. Para la tintura que precisa de electrolito, hay un grado óptimo de concentración de sal, si excedemos el valor óptimo el efecto es contrario debido a que la formación de agregados moleculares van a impedir que el colorante vaya hacia la fibra . 9.2.1.4 La temperatura es proporcional al coeficiente de difusión. Al aumentar temperatura se incrementa la energía al baño, modificando así el tiempo que éste 81

necesita

para

cubrir

externa

e

internamente

su

espacio

en

la

fibra.

9.2.1.5 El tiempo Este tiempo se toma como el necesario para que la fibra absorba la mitad de colorante que debiera absorber para el estado de equilibrio; es decir, que en interior de la fibra haya tanto colorante como para saturar la fibra y que la tintura se detenga. En el gráfico vemos dos colorantes con igual velocidad de tintura, teniendo distinto porcentaje de equilibrio, porque sus tiempos son iguales. Fig. Nº 69. Porcentaje de absorción con respecto al tiempo.

Fuente: EDYM.COM

X.-

Acabados textiles

Son procesos que se dan a una fibra o sustrato textil después del teñido para darles propiedades de confortabilidad y facilitar su aceptación. También se le conoce con el nombre de ennoblecimiento textil. Hoy en día los acabados textiles constituyen una parte muy importante del sector industrial textil. En este texto haremos referencia solamente a los acabados mas utilizados en nuestro medio. 10.1 Clasificación de acuerdo al proceso de aplicación 82

Pueden ser acabados físicos químicos o físicos, en esta primera parte nos referiremos a acabados físicos. 10.1.1 Fijado Se usa sobre todo después del teñido de fibras celulósicas con colorantes directos, debido a que el colorante tiende a desprenderse de la fibra. Se utilizan resinas que forman películas sobre el sustrato cubriendo la superficie e impidiendo que el colorante en contacto con el agua pueda retirarse. Generalmente de usan compuestos derivados del formaldehido. 10.1.2 Suavizado Permiten conferirle propiedades de suavidad al tacto. Se usan productos que se adsorben sobre las fibras para: producir efectos antiestáticos, neutralizando la carga negativa natural o adsorbida y dejar una capa de “colas” lipofílicas que aseguran buena lubricación y un efecto desenredante. Pueden usarse tensoactivos catiónicos, resinas ó siliconas . 10.1.3 Antipilling ó biopolishing. El pilling es la formación de bolitas por agrupación de fibras en los tejidos. Generalmente se producen en tejidos de fibras sintéticas o mezclas con estas. Existen diversas formas de reducir la formación de bolitas. Si el sustrato es de fibra celulósica se realiza la hidrólisis controlada de estas fibras celulósicas con celulasas.

10.1.4 Acabados antignífugos Tratamiento mediante el cual se pretende retardar la acción del fuego sobre los textiles. Tomando en cuenta que a más alto punto de ignición, menor facilidad de combustión, se puede incorporar sustancias que recubren formando una película continua de naturaleza ininflamable con soluciones orgánicas de cloruro de polivinilo, sólo o polimerizable con

83

acetato de vinilo. Parafinas cloradas, que al entrar en contacto con la llama desprenden cloro con lo que disminuye la concentración de oxígeno, básico para producir la combustión. Ácido bórico y bórax, que en contacto con la llama funden y forman una espuma metálica. Sales amónicas, que actúan desprendiendo amoníaco. Wolframato sódico, que actúan debido a su poder ininflamable. Los efectos que producirán las diferentes sustancias pueden ser elevar el punto de ignición retardando asi la posibilidad de combustión ó formando con el sustrato, en caso de combustión, sales muy pesadas que al contacto con la llama caen sin pegarse a la piel.

10.1.5 Acabados de repelencia al agua Acabado muy utilizado para prendas que “no se manchan” o en artículos de protección al agua. Lo compuestos fluorocarbonados dan repelencia al agua, al aceite y solventes orgánicos. Producen buena permanencia al lavado y lavado en seco (dependiendo el tipo de fluorocarbón) Otra forma de dar repelencia al agua es mediante acabados de Impermeabilización. No permiten el paso del agua ni del aire. Se aplica una película de material impermeable como látex, caucho, resinas o siliconas. En todos estos tipos, después de la impregnación se seca la resina mediante un tratamiento térmico llamado gelificación, y posteriormente se vulcaniza en autoclave. 10.1.6 Acabados en jeans. Los Jeans están confeccionados con tela Denim (algodón), el grosor de la tela y el color, generalmente índigo, permite realizar sobre las prendas de jeans una serie de procesos para darle la aceptación del cliente. La aparición de enzimas celulósicas ha revolucionado la metodología del procesamiento de estas prendas, convirtiéndose en un auxiliar muy importante para el

84

logro de los efectos buscados. El mecanismo de funcionamiento está dado por el ablandamiento de la masa de celulosa del hilo, complementado por la acción mecánica de las mismas telas y el agregado de una porción de piedra pómez. Por este medio se logran efectos en tiempos más cortos y sin afectar las prendas por roturas. Al culminar el proceso de envejecimiento del Jean y dependiendo del tipo de enzima utilizada, se suele realizar un tratamiento de limpieza con un agente blanqueante para resaltar los contrastes y eliminar la reposición de micro fibras teñidas de color azul que enmascaran el efecto logrado. Fig. Nº 70. Efectos sobre telas de Jeans

A

continuación

se

presentan acabados físicos

10.1.7 Gaseado o chamuscado Chamusca las fibras superficiales, eliminando la vellosidad por acción del contacto de la fibra o sustrato textil con el fuego o superficie de alta temperatura. 10.1.8. Perchado Las franelas se desgastan por una de sus caras para lograr una apariencia peinada muy suave. Esto se consigue mediante rodillos provistos de púas pequeñas de metal abrasivo. 10.1.9 Gamuzado Semejante al perchado pero utilizando lijas muy finas y vellosidad mas pegada a la superficie de la fibra. 10.1.10 Sanforizado

85

Se aplica un sanforizado en el proceso final del acabado para que la ropa adquiera un encogimiento correcto y definitivo, evitando problemas derivados de encogimiento y dándole estabilidad dimensional.

10.2 Clasificación de acuerdo al tiempo de permanencia en el sustrato De acuerdo al tiempo de permanencia en el sustrato textil, los procesos se pueden clasificar como temporales o permanentes. Muchas veces esta clasificación depende del agente de acabado. Por ejemplo en caso del suavizado con agentes catiónicos, el efecto es temporal porque este agente en hidrofílico y se retira en el primer contacto con el agua una ves aplicado; pero si se realiza con siliconas o resinas el acabado es permanente.

XI.- Solideces Se denomina solidez de un teñido a la resistencia que presenta el teñido a variar su color o perder intensidad

luego de

ser sometida a los procesos para los cuales se ha

preparado. Un teñido será solido si permanece inalterable frente a los diferentes procesos a los que será sometido durante su uso o posterior a su tintura. 11.1 Factores que afectan a la solidez: - El propio colorante: Su estructura química. Su estado de agregación, a mayor agregación mayor solidez. - La fibra: Esta actúa como protector del colorante.

86

-Proceso de tintura: cada colorante tiene un proceso óptimo de aplicación, si varía disminuye la solidez. -Intensidad de tintura: Para una misma cantidad de colorante desaparecido o degradado, la proporción es mayor para menores intensidades de tintura iniciales. - El tipo de unión colorante – fibra: no es lo mismo teñir con un colorante directo sobre algodón que teñir sobre el mismo con colorante reactivo. 11.2 Procesos a los que son sometidos las fibras teñidas La fibra teñida puede tener dos destinos: pasar al consumidor final, quien lo someterá a lavados constantes, frote en húmedo, planchado, etc, dependiendo del tipo de prenda o uso que le vaya a dar; ó como en el caso de los jeans que antes de llegar al consumidor final será procesado en una lavandería industrial para darle acabados como focalizado, aclarado, etc. Si la fibra teñida será usada para teñir polos para el verano; es muy probable que esté expuesto al sol y a la luz en general durante muchas horas continuas en muchas ocasiones e incluso que sea frotado para quitar las manchas más difíciles, que sea planchado para usarlo de nuevo, que durante su uso este sometido a la transpiración de quien lo está usando. Si el teñido es sólido, el polo no variará su color ni su intensidad a pesar de estar sometido a estos agentes. Sin embargo, un teñido de algodón con colorante reactivo puede ser muy sólido al lavado (no desteñirá durante el lavado) pero puede no ser resistente a la luz solar ni al hipoclorito. Por esta razón la etiquetas del producto debe indicar la forma de procesar el producto para hacerlo más duradero.

87

Los jeans son prendas teñidas con colorante índigo, azul muy oscuro, pero antes de ser confeccionados son procesados en las lavanderías industriales para darles las diferentes tonalidades entre el azul y celeste y acabados como el focalizado, nevado, etc. Estos procesos se realizan sometiendo a la prenda a reactivos oxidantes como el peróxido de hidrógeno, tratamientos a temperaturas elevadas entre otros. Antes de someter a la prenda a estos procesos hay que asegurarse que el teñido las resistirá. 11.3 Escalas de medición de la solidez Escala de grises para valorar las degradaciones: Consiste en cinco pares de muestras de color gris neutro numeradas del 1 al 5. El par número 5 máxima solidez, lo forman dos muestras grises idénticas. Los pares 4 al 1 están formados por una muestra idéntica a las del par 5 y otra cada vez más clara. Escala de grises para valorar la descarga (sangrado): Formadas por 5 pares de muestras de gris neutro numeradas del 1 al 5. El par número 5 de máxima solidez, lo constituyen dos muestras blancas idénticas. Los pares 4 al 1 están formados por una muestra idéntica a las del par número 5 y otra cada vez más oscura. 11.4 Pruebas de solidez Dependiendo del tipo de proceso o uso posterior que se le dará al teñido, las pruebas de solideces se pueden clasificar en dos grandes grupos: 11.4.1.- Solidez para el procesador: Solidez al blanqueo con peróxido o con hipoclorito: Se requiere cuando el producto va a ser sometido a aclaración del color. Las pruebas se realizarán con uno u otro reactivo según el proceso correspondiente al cual serán sometidos. 88

11.4.2.- Solidez para el consumidor: a. Solidez a la luz solar: Todas fibras teñidas estarán expuestas a la radiación solar a lo largo de su vida útil, por lo tanto hay que evaluar su solidez simulando exposición pero en condiciones mas severas. b. Solidez a la luz de lámparas: De acuerdo a la norma técnica son requeridos determinados instrumentos para la evaluación de la solidez a la luz. Si un textil ha sido sometido a esta prueba ya no es necesario someterla a la luz solar. Este equipo cuenta con varios tiempos de lámparas que simulan la luz blanca, amarilla e incluso ultravioleta a las cuales se expone la muestra por 36 o más horas continuas.

Fig. N°71. Equipo para solidez a la luz

c. Solidez a los solventes: Esta prueba se realiza si el producto será sometido a limpieza en seco, por ejemplo abrigos.

89

d. Solidez al agua: Se expone la fibra teñida a soluciones de detergentes y se simula lavados, según la norma técnica a emplear, con determinado detergente y temperatura de lavado incluso. e. Solidez al agua clorada: Esta prueba se realiza si el producto será sometido a lavados con blanqueadores (lejía), o si será usado para confeccionar ropa de baño por ejemplo, ya que estas serán usadas dentro de piscinas con aguas cloradas. En el caso de la ropa de baño incluso suele realizarse la prueba de solidez al agua de mar. f. Solidéz a la transpiración: Mediante este equipo se verifica la solidez del color de textiles a los efectos de la transpiración ácida. La prueba se aplica a fibras, madejas o telas de cualquier clase de teñidos, estampados o coloreados por cualquier proceso. La prueba se desarrolla colocando una muestra textil coloreada en contacto con otro material blanco (para la transferencia del color). Humedecida en una solución que simula la transpiración ácida, se somete a una presión constante y a una temperatura de 38°C. La muestra se evalúa para el cambio de color y el otro material se evalúa para la transferencia de color. g. Solidez al frote en húmedo En realidad, el determinar la solidez de un teñido frente a un determinado agente es parte del control de calidad el cual se realiza, dependiendo del mercado hacia el cual esta dirigido el textil, según las normas internacionales AATCC, ASTM ó ISO h. Solidez al frote en seco Se realiza de manera similar que el anterior excepto porque no se humedece la muestra.

90

Fig.N°72. Equipo para prueba de solidez al frote

Como se puede observar, entonces, no todas las pruebas de solidez se usan en todos los casos. Las pruebas se eligen de acuerdo al uso que tendrá la fibra teñida.

XII REFERENCIALES

1. Bigorra, P. TENSIOACTIVOS Y AUXILIARES EN PREPARACION Y TINTURA, España: Asociación española de químicos y coloristas textiles. 2. Breister, M. Y Gruhling, G.PRINCIPIOS TECNICOS DE LA INDUSTRIA TEXTIL, Alemania. Edit. Leipzisg. 1967 3. Christie,R. LA QUÍMICA DEL COLOR, España. Editorial Acribia, S.A.

2003. 4. Costa, M. LAS FIBRAS TEXTILES Y SU TINTURA - VOL. II : QUIMICA TEXTIL – Lima Perú CONCYTEC 1990 5. De Perinat, M. TECNOLOGIA DE LA CONFECCIÓN TEXTIL, España EDYM 2007

91

6. Gobierno del Perú. PLAN ESTRATEGIICO NACIONAL EXPORTADOR 20032013 (PENX). 2004 7. Gutierrez, M. UTILIZACIÓN DE COLORANTES NATURALES EN EL

TEÑIDO DE FIBRAS DE ALGODÓN EN TEJIDO DE PUNTO APLICADOS POR EL MÉTODO DE AGOTAMIENTO , Tesis Universidad San Carlos de Guatemala. Guatemala, 2005 8. Hollen, Saddler y Langord, A.

INTRODUCIÓN A LOS TEXTILES,

México. Editorial Limusa. 2002 9. Luna,C.M.

TEÑIDO

PROCESO SIMULTÁNEO DE PRETRATAMIENTO Y DEL

ALGODÓN

(GOSSYPIUM

BARBADENCE)

CON

COLORANTES REACTIVOS, Informe final de investigación. UNAC. Callao 2004.

XIII APÉNDICE Las tablas se presentan dentro de los capítulos del texto, algunas de ellas se presentan es este capítulo.

Tabla Nº 1. Clasificación de las fibras textiles Su origen Su composición química

Fibras naturales Fibras químicas Fibras celulósicas

Fibras artificiales Fibras sintéticas Naturales Regeneradas

Fibras proteínicas Las fibras sintéticas

pueden

composición

dependiendo

química

tener

diversa de

los

monómeros que la constituyen. 92

Fuente: elaboración propia Tabla Nº 4.- Comportamiento de las fibras frente a diferentes solventes H2SO4 Lejía

Fibra Celulósic a Proteínic a Acetato Rayón

s

Viscosa

s

Aceton a

Ac. acético

NaOH al 5%

CHCl3

m-cresol

s

S 75°F

s

S

s

s

s S

Nylon Poliester

Ac. fórmico

s

s

Acrílica

HNO3

s

s

s p/s

Spandex Fuente: Prácticas de Química textil-FIQ-UNAC

Tabla N° 6.- Comportamiento del algodón frente a algunos agentes

LONGITUD

Cuanto más larga sea la fibra, es más fina.

FINURA BRILLO

Es la fibra celulósica que proporciona los hilos más finos. Cuanto más maduro es más brillante y más suave.

COLOR

HIGROSCOPICIDAD FLEXIBILIDAD

Depende de la zona de donde proviene puede variar desde los blancos cremosos hasta rojizos. Es la propiedad fundamental de la fibra ya que la fibra madura proporciona buenos hilos. El algodón llega a absorber de 7 – 8.5% de humedad. Es muy flexible y permite confeccionar hilos muy flexibles.

RESISTENCIA

Es una fibra muy resistente

ELASTICIDAD

Es una fibra muy elástica.

MADUREZ

Fuente: elaboración propia Tabla N° 9.- Algunos grupos cromóforos y auxocromos

93

CROMOFOROS Grupo etileno

AUXOCROMOS C–C

Grupo sulfonico

- H2SO4

R-C=O

Grupo Carboxílico

R – COOH

Grupo nitroso

--NO-

Grupo Hidroxilo

R – OH

Grupo nitro

- NO2

Grupo Amino

- NH2

Grupo azo

-N=N-

Cloro

Cl2

Bromo

Br2

Grupo carbonilo

Fuente: elaboración propia

XIV ANEXOS

Tabla N° 7 Longitud de onda absorbido vs. color Color  nm 400 – 435 Violeta 435-480 Azul 480 –0490 Azul-verdoso 490- 500 Verde azulado 500 – 560 Verde 560 – 580 Verde amarillento 580 – 595 Amarillo 595 – 605 Anaranjado 605 – 750 Rojo Fuente: La química del color- R.M. CHRISTIE

Tabla N°8. Longitud de onda VS color (complementario)  nm

Color

Color complementario

400 – 435 435-480 480 –0490

Violeta Azul Azul-verdoso

Amarillo verdoso Amarillo Naranja

94

490- 500 Verde azulado Rojo 500 – 560 Verde Morado 560 – 580 Verde amarillento Violeta 580 – 595 Amarillo Azul 595 – 605 Anaranjado Azul verdoso 605 – 750 Rojo Verde azulado Fuente: La química del color- R .M. CHRISTIE

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