Laboratorio Laborat orio de Química Orgánica AII
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Fibras Fibra s e!ti !tiles les " e#idos e#idos 1. INT INTROD RODUCC UCCIÓN IÓN $asta $asta la introduc introducci%n ci%n al mercado mercado de los coloran colorantes tes reacti&o reacti&os s e!istía e!istían n dos modos modos 'rinci'ales 'or los cuales un colorante 'odía ser (i)ado a una (ibra* esto eran+ 'or absorci%n (ísica " 'or retenci%n mecánica. El desarrollo de los colorantes reacti&os 'ara las (ibras celulositas abarca un 'eriodo de a'ro!imadamente a'ro!imadamente sesenta sesenta a#os, sin embargo* embargo* (ueron (ueron las in&estigaciones in&estigaciones lle&adas a cabo 'or -attee " Ste'en en /012* las 3ue icieron (actible un m4todo industrial 'ara la obten obtenci ci%n %n de te#id te#idos os en los cuale cuales s un enlac enlace e co&a co&alen lente te era era (orma (ormado do entre entre el color colorant ante e " la (ibra. (ibra. 5e esta esta mane manera ra un terce tercerr modo modo de (i)aci (i)aci%n %n del del color colorant ante e (ue (ue descubierto* este es el 6M4todo Por -eacci%n Química7. La idea de (i)ar cual3uier crom%geno a la (ibra con la a"uda de un reacti&o siem're a sido sido dese desead ada. a. La 'art 'arte e colo colore read ada a o crom crom%g %gen eno o 'ued 'uede e 'ert 'erten enec ecer er** al meno menos s te%ricamente* a cual3uier gru'o 3uímico 3ue 'osee la a(inidad necesaria 'or la (ibra. En general* se usa crom%genos monoa8os libres de metales 'ara conseguir colorantes amaril amarillos los** naran naran)as )as " ro)os ro)os,, crom%g crom%gen eno o mono mono " dia8os dia8os 3ue conti contien enen en cobre cobre 'ara 'ara colorantes de rubís* &ioletas " a8ules marinos, deri&ados de (talocianina 'ara tur3uesas " a8ules brillantes " crom%genos dia8os 'ara colorantes negros. 5ebido a 3ue los crom%genos usados 'ara la (abricaci%n de estos colorantes 'ueden ser seleccionados* solo los de %'tima solide8 a la lu8 son em'leados. La atracci%n 'rinci'al de estos colorantes reacti&os es la brillante8 " solides a los 'rocesos 9medos de sus te)idos. La bril brilla lant nte8 e8 es debi debida da a la ango angost sta a band banda a de abso absorc rci% i%n n cara caract cter erís ísti tica ca de las las estructuras moleculares sim'les, mientras 3ue la solide8 a los 'rocesos 9medos se la deben al enlace co&alente entre la (ibra " el colorante. Algunos colorantes 'oseen ba)a solide8 a los tratamientos con cloro. Su a'licaci%n es (ácil " mu" 'arecida a la de los colorantes directos.
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2. PRINCI PRINCIPIOS PIOS TEÓR TEÓRICOS ICOS •
Definición de Fibras Textiles Textiles
En la antigua Am4rica* los artistas no s%lo utili8aban algod%n blanco sino tambi4n el de
coyuchi * de color ca(4. 5urante el siglo :;I* los coloni8adores es'a#oles introdu)eron la lana " la seda. Actualmente se utili8an los tres ti'os de (ibras. Una (ibra te!til es un te)ido 'olim4rico 'olim4rico (ormado 'or la re'etici%n re'etici%n de una unidad llamada mon%mero. Los te)idos 'uedes ser naturales como+ la lana * la seda* el algod%n* lino * "ute, " artificiales como+ el n"lon* el 'oli4ster* ort%n* dacr%n* acetato de celulosa* etc.
•
Pr!ces!s Textiles Textiles
La 'roducci%n de te!tiles com'rende la coseca de culti&os* la es3uila de o&e)as* la cría de colonias de gusanos de seda* el cardado* el ilado* el de&anado* la tintura " el te)ido. El resultado+ una e!traordinaria colecci%n de sara'es* ta'etes de lana* bordados* &estimenta tradicional o moderna " ro'a de orígenes 4tnicos combinados.
"ilad!.# Una &e8 cardadas o er&idas* las (ibras están listas 'ara ser de&anadas. El ilado se reali8a con un malacate* o uso manual. Este instrumento consiste en un asa de mad madera con un contra tra'eso en la base ase.
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$asead!.# Proceso 'rioritario e inmediato des'u4s de aber salido del telar, en el cual se elimi elimina na media mediante nte el 3uema 3uemado do total totalme mente nte las las (ibra (ibras s 3ue 3ue a manera manera de 'elus 'elusill illa a sobresale de la su'er(icie del te)ido o de los ilos
Desen%!&ad!.# Una (orma de eliminar los 'roductos naturales =grasas* almidones* ceras> " arti(iciales 'resentes en una (ibra es el 'roceso de desengomado* se reali8a 'ara adecuar la tela a (uturos 'rocesos como el blan3ueamiento* te#ido o merceri8ado.
'lan()e!.# Es el 'roceso 'or el cual se elimina la coloraci%n natural de la (ibra* es una o'eraci%n bastante en4rgica* seg9n el color de la (ibra de acuerdo al blanco 3ue se desea desea obtener. obtener. Este 'uede 'uede ser+ Blanqueo Químico donde se utili8a el 'ero!ido de idr%geno* i'oclorito de sodio " clorito de sodio 'ara las (ibras de algod%n. E!iste tambi tambi4n 4n el ?lan3u ?lan3ueo eo Óptico* 3ue es una clase es'ecial de colorante 3ue 'ermite absorber la lu8 ultra&ioleta incrementando el blanco. Los tint tintes es natu natura rale les s se an an util utili8 i8ad ado o 'ara 'ara te#i te#irr ilo ilos s desd desde e la 4'oc 4'oca a Te*id!.# Los 'reis'ánica. Los m4todos tradicionales de te#ido siguen en 'leno auge. Por e)em'lo* el insecto cocinilla se utili8a 'ara obtener el ro)o 'ro(undo* " los caracoles de mar 'ara el '9r'ura. El amarillo se obtiene de los sarmientos del 8acatla!calli* el ro)o de las semillas del annatto* el negro del carb%n " el a8ul de las 'lantas de indigo. ambi4n se utili8an tintes comerciales.
Te+id!.# 5os telares se usan 'ara 'roducir te!tiles+ Telar de cint)ra ! c!n fa+a d!rsal Este telar es de origen antiguo Mesoamericano " lo utili8an 'rinci'almente las mu)eres indígenas de las comunidades donde los tra)es tradicionales a9n son ecos a mano. El telar está com'uesto 'or seis 'ie8as de madera además de los 'ro'ios 'ro'ios ilos de urdimbre. Una 'unta se ata a un árbol " la otra a la cintura de la te)edora. La tela se te)e con las 'ie8as de madera* 3ue se utili8an 'ara 'asar el ilo* a)ustar la trama " (ormar el dise#o. Se usa algod%n " lana. Se an desarrollado once t4cnicas 'ara te)er en el telar con (a)a dorsal* entre ellas el brocado @una (orma de arte 3ue e!ige traba)o arduo.
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Telar de ,edal.# Este instrumento* originario de Es'a#a* 'ermite te)er 'a#os de lana más ancos. Se usa 'ara con(eccionar cales* gabanes* sara'es* 'oncos " ta'ices.
-. PROCED PROCEDIIE IIENTO NTO E/PER E/PERIENT IENT0 0 Detalles de la ex,eri&entación •
'lan()e! de Fibras Textiles Textiles
o
C!n Per!xid! de "idr!%en!
Se coloc% en un &asito 1 g de (ibra de algod%n " se agreg% B mL de agua* luego se agreg% /BmL de detergente lí3uido " se ele&% su tem'eratura asta CB D<. Luego se adicion% /B mL de NaO$ al con 2B mL de $ O " se ele&% la tem'eratura asta 0 D< " durante C1 minutos. Finalmente se en)uag% en caliente con agua blanda.
•
Te*id! de Fibras Textiles
o
Te*id!
Se tom% /1B mL del agua tratada " se &ierte en un &aso. Se le adicion% 1 mL de $umectante In&adina " 1 mL de
o
0nlisis de S!lide3.
Estas 'ruebas se reali8aran a nuestra (ibra de algod%n te#ida " serán las siguientes+
•
La&ado con agua (ría.
•
La&ado con detergente.
•
E!'osici%n a la lu8 solar =durante tres días>.
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Pasar la 'lanca.
4. DISCUS DISCUSIÓN IÓN DE RESUT0 RESUT0DOS •
Rec!n!ci&ient! de Fibras Textiles o
Rec!n!ci&ient! c!n ),a
En el reconocimiento a la lu'a 'odremos obser&ar como se a reali8ado el te)ido de la tela de algod%n 3ue tenemos como muestra* se a'recia el ti'o de entrela8amiento entr entre e los los ilo ilos* s* &emo &emos s 3ue 3ue a di(e di(ere renc ncia ia 3ue 3ue de la (ibr (ibra a de n"lo n"lon n el algo algod% d%n n es mucísimo mas grueso* grueso* el n"lon es mas delgado delgado " además da la im'resi%n im'resi%n de 3ue su ti'o de te)ido sea como una lamina esto se debe a 3ue los entrela8ados son mu" (inos " mu" )untos.
o
Rec!n!ci&ient! a la la&a
En esta e!'eriencia reali8amos el reconocimiento de (ibras te!tiles+
Primera Fibra+ Esta (ibra no se derrite* además se 3uema lentamente de)ando un residuo de color blanco, de lo 3ue concluimos 3ue el ti'o de (ibra es el al%!dón.
Segunda Segunda Fibra+ esta (ibra se derrite lentamente lentamente de)ando al (inal un (ilo liso " oscuro, de este ensa"o 'odemos concluir 3ue la (ibra 3ue emos anali8ado es n5l!n.
•
'lan()e! de Fibras Textiles Textiles
o
C!n Per!xid! de "idr!%en!
Antes del uso del 'ero!ido 'ero!ido 'ara blan3uear blan3uear se reali8a una umectaci%n umectaci%n de " una idrata idrataci% ci%n n de la (ibra (ibra esto es 'ara 3ue de la (ibra celul%si celul%sica ca se ince ince es decir la
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trama del te)ido se se'are " se mas sencillo eliminar los com'uestos 3ue di(iculten el blan3ueo.
Luego de esto se 'rocede a acer una e!tracci%n alcalina* en esta eta'a se remue&en remue&en los com'uestos orgánicos 3ue no son solubles en agua en un ambiente acido* esto se &a
'or
la
acci%n
del
idr%!ido
de
sodio
a
tem'eraturas
ele&adas*
En el blan3ueo con el 'ero!ido de idrogeno se tiene una &enta)a mu" im'ortante la cual es 3ue 're&iene la re&ersi%n de la blancura de la celulosa con el 'aso del tiem'o* 'or 3ue el blan3ueo con 'ero!ido de idr%geno generalmente se usa en la ultimas eta'as de blan3ueo. 5es' 5es'u4 u4s s de todos todos estos estos 'roces 'rocesos os la (ibra (ibra debe debe de ser la&ada la&ada 'ara 'ara remo& remo&er er los reacti&os.
•
Te*id! Te *id! de Fibras Textiles Textiles 6Te 6 Te*id! *id! de 0l%!dón c!n )n C!l!rante Reacti7!8
5urante el 'roceso de tinci%n de una (ibra celul%sica con un colorante reacti&o debe de tomar tomarse se en cuenta cuenta los sigui siguient entes es e(ect e(ectos os 3ue 3ue se a 'odi 'odido do dedu deduci cirr median mediante te la e!'erimentaci%n+
o
El Efect! De a Te&,erat)ra
Es conocido conocido 3ue en todos los sistemas sistemas de te#ido* te#ido* el agotamient agotamiento o del colorante colorante al momento del e3uilibrio aumenta cuando menor es su tem'eratura. tem'eratura. En la 'ráctica* este e(ecto no es siem're &isible* "a 3ue la &elocidad de te#ido disminu"e al acerlo la tem'eratura, así* el te#ido es lle&ado a cabo 'or un tiem'o corto limitado* no 'uede obtenerse un agotamiento ele&ado de 'or3ue el te#ido a sido demasiado lento 'ara llegar al e3uilibrio. La e(iciencia de la tintura de'ende de la selecci%n de las condiciones en las 3ue la reacci%n del colorante con la (ibra toma lugar al má!imo, en general en todo 'roceso de tintura* la eta'a de agotamiento del colorante " la de la (i)aci%n del mismo* se lle&a a
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cabo a la misma tem'eratura, de'endiendo de la tem'eratura o'tima 'ara el n9cleo reacti&o.
o
Efect! Del Electr!lit!
Los coloran colorantes tes reacti&os reacti&os** deben su solubilida solubilidad d en agua
a la 'resenc 'resencia ia de gru'os gru'os
sul(% sul(%ni nico cos s en su mol4c mol4cula ula.. Los colora colorante ntes s react reacti& i&os os 'osee 'oseen n a(ini a(inida dades des acia acia la celulosa* 'or lo cual su agotamiento me)ora en 'resencia de electrolitos. Se re3uiere 3ue la ma"or 'arte del colorante reaccione con la (ibra " no con el agua* esto se logra 'or un agotamiento 'aulatino 'aulatino " controlado controlado del colorante 'or adiciones de un electrolito " una acti&aci%n 'osterior de un n9cleo reacti&o mediante la tem'eratura una &e8 3ue el colorante se encuentra en la (ibra.
o
Efect! De ,"
El te#ido con colorantes reacti&os toma lugar en dos eta'as+ la absorci%n del colorante 'or la (ibra seguido de la reacci%n del colorante adsorbido 'or la (ibra* la reacci%n solo toma toma lugar lugar en un medio medio alcali alcalino no cuan cuando do los los gru' gru'os os idro idro!il !ilos os de la celulo celulosa sa son con& con&ert ertido idos s en agen agentes tes nucleo nucleo(í (ílic licos os celul celulos osato atos s ca'ac ca'aces es de reacc reaccion ionar ar con con el colorante. El e(ecto del álcali* es 3ue al aumentar el '$ del medio aumenta la &elocidad de reac reacci ci%n %n,, 'ero 'ero al e!ce e!cede ders rse e de // dism dismin inu" u"e e cons consid ider erab able leme ment nte e el 'ode 'oderr de agotamiento del colorante " con este la e(iciencia de la (i)aci%n. Por lo 3 el '$ o'timo 'odría 'odría decirse decirse 3ue 3ue es el mas ba)o 'osible 'osible 'ara 'ara obtener obtener un agotamiento com'leto en un tiem'o a'ro'iado de (i)aci%n.
o
Efect! De a Relación De ic!r De Tint)ra
La ra8%n 'rinci'al 'ara la selecci%n de crom%genos de ba)a a(inidad 'or la celulosa 'ara 'ara la (abr (abrica icaci ci%n %n de color colorant antes es react reacti&o i&os* s* es el com'o com'orta rtamie miento nto del del color coloran ante te
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idroli8ado. Los crom%genos 3ue 'oseen ba)a a(inidad 'or la celulosa* al idroli8arse son des'la8ados acia el ba#o 'or lo 3ue son mas (ácilmente eliminados durante el la&ado* en cambio lo crom%genos de alta a(inidad* al idroli8arse siem're 'oseerán una a(inidad com'arabable com'arabable con al del colorante original " de di(ícil remoci%n del la&ado =el colorante absorbido seria ca'a8 de migrar a otras 'rendas>. Los colorant colorantes es de ba)a a(inidad a(inidad 'oseen 'oseen &enta)as &enta)as al disminu disminuir ir las o'ortun o'ortunidad idades es de tinturas dis'are)as dis'are)as o de e(ectos de cola* los cuales se ocasionan 'or la alta a(inidad de los colorantes.
!s res)ltad!s de la Pr)eba de S!lide3 •
a7ad! c!n a%)a fr9a Los resultados del la&ado con agua (ría son los mismos 3ue en la 'rueba de blanco* no 'roduci4ndose ning9n cambio.
•
a7ad! c!n deter%ente Los resultados en esta 'rueba son similares a los 3ue se obtu&ieron con el agua caliente 'ero de ma"or intensidad* es decir la coloraci%n de la (ibra te!til disminu"o muco* tambi4n a'arecieron mancas blancas moteadas.
•
Ex,!sición a la l)3 s!lar :d)rante tres d9as; obser&amos 3ue des 'ues de tener la (ibra e!'uesta a la lu8 solar esta se 'one ligeramente amarilla.
•
'asarr la 'lan 'lanc ca a cali calien ente te sobr sobre e la (ibr (ibra a no se obse obser& r&a a Pasar Pasar la ,lanc< ,lanc
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=. CON CONCU CUSIO SIONES NES •
La &elocidad de di(usi%n " de reacci%n de un colorante aumenta con la tem'eratura.
•
La eta'a de agotamiento del colorante " la de la (i)aci%n del mismo* se lle&a a cabo a la misma tem'eratura, de'endiendo de la tem'eratura o'tima 'ara el n9cleo reacti&o
•
El agotamie agotamiento nto de los colorant colorantes es reacti& reacti&os os es esencia esencialmen lmente te controla controlado do 'or las adiciones del electrolito.
•
Para e&itar la idr%lisis del colorante en soluci%n* se usa un álcali mu" d4bil " se 'rolonga el tiem'o de reacci%n a una tem'eratura constante.
•
E!isten dos gamas de colorantes reacti&os+ 5e ba)a a(inidad G alta reacti&idad en 'rocesos continuos. 5e Alta Alta a(inidad H 'ara acer tinturas con agotamiento mas econ%mico.
•
En solu soluci cion ones es de te#i te#ido do neut neutra ras* s* e!is e!iste te una una abso absorc rci% i%n n (ísi (ísica ca del del colo colora rant nte e 'osiblemente debido a la (ormaci%n de enlaces 'uente de idrogeno. El colorante sin (i)ar* 'uede ser e!traído casi en su totalidad 'or un la&ado con agua sola, mientras 3ue des'u4s de la (i)aci%n alcalina* el te#ido es s%lido aun a la&ados a ebullici%n.
•
La conclusi%n anterior determina la (ormaci%n de un en lace co&alente entre la (ibra celulosita " el colorante reacti&o.
•
La sal usada en el te#ido aumenta la 'olaridad del agua de esta manera se ace 3ue la sustancia orgánica =colorante> 'reci'ite sobre la (ibra.
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Los 'ote 'otenci nciale ales s redo redo! ! de nuest nuestras ras susta sustanc ncias ias de blan3 blan3ue ueo o ba)o ba)o condi condicio cione nes s normales de'ende de'ende muco del '$, en el caso del 'ero!ido de idrogeno su 'otencial redo! (acilita 3ue 'ueda ser em'leado en (río como en caliente " además o(rece &enta)as t4cnicas " ecol%gicas sobre el uso del i'oclorito de sodio.
•
El descrude se logra mediante la saturaci%n de la (ibra de algod%n con una soluci%n de sosa cáustica =idr%!ido s%dico>. Se 'ermite 3ue la soluci%n alcalina 'ermane8ca en la (ibra a tem'eraturas ele&adas 'ara acelerar las reacciones 3uímicas. 5urante este tiem'o* se sa'oni(ican los aceites " ceras naturales =se con&ierten en )abones>* se sua&i8a el material &egetal* se sus'enden las 'ectinas " otros materiales no celul%sicos 'ara 3ue 'uedan la&ar. 5es'u4s de un tiem'o 'redeterminado 'ara 'erm 'ermit itir ir un desc descru rude de com' com'le leto to** se en)u en)uag agan an con con agua agua las las cera ceras s alca alcali lina nas s " sa'oni(icadas " los materiales sus'endidos.
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>. 'I' 'I'IO IO$R0 $R0F?0 F?0 •
on E. McMurr". Organic <emistr". Editorial ?rooJsK
•
Francis A.
•
Ing. -aimondo
