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SENAI – Centro de Tecnologia da Indústria Química e Têxtil - CETIQT
ADMINISTRAÇÃO NACIONAL DO SENAI Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidente do Conselho Nacional do SENAI José Manuel de Aguiar Martins Diretor-Geral do Departamento Nacional do SENAI
CONSELHO TÉCNICO ADMINISTRATIVO DO SENAI/CETIQT Dr. Antonio César Berenguer Bittencourt Gomes Presidente do Conselho Técnico Administrativo Administrativo do CETIQT
Conselheiros: Clóvis Gonçalves de Souza Júnior Fernando Sampaio Alves Guimarães Luiz Américo Medeiros Luiz Augusto Caldas Pereira Maria Lúcia Alencar de Rezende Oscar Augusto Rache Ferreira Regina Maria Fátima Torres Rolf Dieter Bückmann
SENAI/CETIQT – Centro de Tecnologia da Indústria Química e Têxtil Alexandre Figueira Rodrigues Diretor Geral Renato Teixeira da Cunha Diretor de Educação e Tecnologia Dácio Lara de Lima Diretor de Operações
© 2006. SENAI/CETIQT
É proibida a reprodução de qualquer parte desta obra sem prévia autorização do autor.
DET – Diretoria de Educação e Tecnologia CPPE – Coordenação de Pós-graduação, Pesquisa e Extensão
Ficha Catalográfica RODRIGUES, Ednílson C.; ALBUQUERQUE, Fabio; MENDES, Leonardo G.T; PIO, Marcelo P.; SOUZA, Ronaldo L.. Acabamento Têxtil. Rio de Janeiro: SENAI/Cetiqt, 2004. 234 p. il Parte 1 – Acabamento Primário; Parte 2 – Tingimento; Parte 3 – Estamparia.
ISBN 1. ACABAMENTO TÊXTIL – Parte 1 – Acabamento Primário I. Título CDU: 677.074.16
SENAI/CETIQT Rua Dr. Manuel Cotrim, 195 – Riachuelo 20960-040 – Rio de Janeiro – RJ Tel.: 55 21 2582-1000 www.cetiqt.senai.br
Sumário Apresentação
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Aula 01
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Pri mários Matéria-prima
03
Aula 02
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos Primários a Seco
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Aula 03
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos Primários a Úmido
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Aula 04
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Água Industrial
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Aula 05
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Desengomagem
40
Aula 06
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Cálculos
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Aula 07
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Cozinhamento
62
Aula 08
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Emulsificação
69
Aula 09
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Mercerização
74
Aula 10
Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Alvejamento
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Apresentação
Quem possuiu o privilégio de viver e participar dos acontecimentos que marcaram o século XX, notadamente no que diz respeito aos avanços científicos e tecnológicos, não há de ter muitas dúvidas acerca do que lhe espera, hoje, no mundo do trabalho, o qual, cada vez mais exigente e seletivo, vem demandando dos profissionais um novo perfil, mais flexível, polivalente e direcionado para acompanhar as mudanças que estão ocorrendo em todas as áreas do setor produtivo em ritmo bem-acelerado. Um perfil que inclui a capacidade de criar, buscar informações, transferir conhecimentos de um campo para outro, saber se comunicar, trabalhar em grupo e aprender rapidamente várias atividades. Para o técnico, por exemplo, espera-se que ele, além do conhecimento especializado, detenha noções de vendas, administração, mercado... enfim, que possua uma visão global e participe da dinâmica da empresa em todos os seus aspectos. Quem não conseguir estabelecer relações entre teoria e prática, integrando-as ao seu desempenho profissional, vai estar fora da empreitada. São exigências dessa natureza que vêm fazendo com que os trabalhadores busquem, a todo instante, oportunidades para construir sua qualificação, ampliando e atualizando suas competências pessoais e profissionais. Quem não se empenhar em aprender continuamente, não terá mais espaço para sobreviver em tal cenário. Aliás, essa é uma outra novidade, por sinal já bem-difundida em nossa sociedade, que revela a expectativa da maioria da empresas de que os trabalhadores procurem melhorar sempre os seus conhecimentos e assumam seu processo de qualificação como fundamental. Muitos profissionais já captaram as referidas mensagens do mundo do trabalho e passaram a ir à luta, como você, que hoje está conosco para realizar o curso Acabamento Têxtil a distância. E por que estudar a distância? Muito mais que um modismo, essa forma de educação tem-se mostrado adequada ao ritmo de vida que nos vem sendo imposto pela sociedade atual, com muitas tarefas a realizar em curto espaço de tempo e, às vezes, em locais dispersos ou distantes, que acabam dificultando nossa freqüência em cursos presenciais. E, o que é mais importante, a educação a distância pode nos oferecer a oportunidade de usufruir a gigantesca rede que liga os computadores e, por conseguinte, pessoas do mundo inteiro, permitindo, assim, ampliar nossos conhecimentos, criando possibilidades que antes nem podíamos imaginar, tais como visitas a universidades e empresas de ponta, troca de idéias com professores e colegas do curso e de outras empresas...,tudo isso num tempo extremamente rápido. Ter acesso às tecnologias da informação é, portanto, um privilégio, sobretudo em nosso país. Nunca é demais lembrar que grande parte dos brasileiros ainda se encontra impedida de usufruir tal tipo de benefício, especialmente por razões econômicas. Por isso mesmo, devemos tirar todo o proveito possível dessa
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experiência, estudando a distância, para crescer profissionalmente e como cidadão, inserindo-se, assim, num projeto muito mais amplo e que diz respeito à construção de uma sociedade mais justa, onde todos tenham, pelo menos, a oportunidade oportunidade de estudar como você, utilizando, também, esse extraordinário recurso que a rede nos proporciona. Além das ferramentas de interação possibilitadas pela Internet, no curso que ora inicia você contará com este material didático impresso, onde vai encontrar todos os temas também oferecidos via rede, conforme você pode verificar no Sumário. Tal material possibilitará o seu estudo a qualquer hora e em todo lugar. Aproveite as ocasiões que aparecerem para ler, reforçar os assuntos mais complexos e realizar as atividades e exercícios recomendados. recomendados. Antes, porém, de iniciar a leitura do material, é importante que você consulte as Orientações de Estudo, Estudo , especialmente elaboradas para lhe explicar a proposta pedagógica do curso, como estudar a distância, quais os conteúdos previstos e como estão organizados, bem como quem são os docentes que vão lhe dar o apoio necessário, entre outras informações. Agora, siga em frente e tenha sucesso neste novo século que vimos nascer e que vamos ajudar a construir com nossa força de trabalho e muita esperança.
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AULA 1 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Matéria-prima
Por que estudar este assunto? Para analisar, do ponto de vista técnico, a matéria-prima utilizada pela indústria têxtil, em suas diversas formas, isto é, fibras soltas, fios, f ios, malha e tecido plano, a fim de compreender suas transformações nos processos de beneficiamento. beneficiamento. Daqui para adiante, você vai conhecer um pouco mais a respeito do funcionamento da indústria têxtil, especialmente os mecanismos adotados para garantir a qualidade final do produto.
O que preciso saber... As Divisões da Indústria Têxtil Quem entra em uma fábrica de tecidos logo percebe que os trabalhos costumam ser realizados em três seções diferentes, chamadas usualmente de fiação, tecelagem e acabamento. Vejamos, a seguir, o que acontece em tais seções. seções. Fiação: Fiação: local onde a matéria-prima matéria-prima é transformada em fio. Tecelagem: Tecelagem: representa representa o segundo setor da indústria têxtil, onde ocorre o processo de tecimento do fio preparado na seção anterior, isto é, na fiação. Acabamento: Acabamento: uma vez pronto pela tecelagem, o tecido vai para esta seção, onde sofre os processos de beneficiamento químico e mecânico, que vão modificar as suas características. É importante destacar, ainda, que os beneficiamentos podem ser primários, secundários e terciários. Os primeiros referem-se aos substratos preparados para tingir, estampar ou tornar branco. Já os secundários dizem respeito aos substratos que serão tintos ou estampados. E aos terciários cabem as definições de estabilidade dimensional, de largura, de amaciamentos e de aprestos em geral, nos substratos brancos, tintos ou estampados. Existem beneficiamentos de substratos tanto na forma de fibras soltas, quanto de fios bem bem como como de e as confecc confecciona ionadas. das.
Enfim, podemos concluir que o material a ser submetido a um beneficiamento apresenta-se de várias formas, e cada uma possui finalidades e características
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próprias, conforme veremos ao longo das aulas. Confira!
Noções Básicas sobre as Fibras Fibra é um termo genérico aplicável a vários tipos de material, natural ou artificial, que contêm os elementos básicos para fins têxteis. Portanto, podemos afirmar que, do ponto de vista técnico, a fibra representa tudo aquilo que, de uma forma ou outra, pode ser transformado em fio. A ASTM nos dá uma definição ainda mais específica, ou seja, fibra é uma unidade de material caracterizada por ter um comprimento pelo menos cem vezes maior que seu diâmetro. Para conhecer a classificação das fibras, bem como as mais utilizadas na indústria têxtil, vamos analisar o quadro a seguir. s eguir.
Fibras naturais
QUADRO GERAL DE CLASSIFICAÇÃO DAS FIBRAS Semente Algodão Linho Rami Caule Cânhamo e Celulósicas Juta (vegetais) Fruto (casca) Coco Sisal Folhas Caroá Abacá Carneiro Lã, Protéicas Cabra Mohair (animais) Cabra Cachimir Casulo Seda Minerais Amianto Raiom Celulose Viscose regenerada Celulósicas (tencel) (tencel) Lyocel
Orgânicas
ster de celulose (modificada)
Acetatos Modais
Poliacrilonitrila
Acr ílicas Modacr ílicas Náilon 6, 6.6 e 6.10 PVA e PVC Polipropileno Polietileno
Poliamidas Fibras químicas
Sintéticas
Polivinílicas Poliolefinas Poliéster
Inorgânicas
Dacron ergal T ergal Nycron
Vidro Metálicas Cerâmicas, etc.
Com base em nossa análise, podemos destacar os seguintes pontos: as fibras naturais são são encontradas encontradas na natureza e constituem três classes, isto é, podem ser vegetais, animais e minerais;
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as fibras químicas são as que sofrem transformações para serem utilizadas, e sua classificação é bem extensa. No entanto, para efeito de compreensão inicial, podemos dizer que se classificam em orgânicas e inorgânicas. As primeiras pertencem a duas subclasses, celulósicas e sintéticas; as últimas situam-se em outras subclasses, tais como minerais (vidros), metálicas, cerâmicas, etc; o algodão é a fibra mais utilizada na indústria têxtil. E você, será que tem outros pontos a acrescentar a partir da análise do quadro apresentado?
Algodão: da Natureza para a Fábrica ...Os homens não conseguirão sobreviver sem que sobreviva o seu meio natural, que lhes dá o ar, a água e a vida... (Marcos Terena) É no meio natural que o homem colhe o algodão, que vai virar fio e tecido nas fábricas, propiciando dinamismo à indústria têxtil além de muitos postos de trabalho. Em função de sua importância, escolhemos esse tipo de fibra, para iniciar nosso estudo introdutório sobre os beneficiamentos primários. Vejamos, a seguir, algumas de suas características e formas de utilização. Composição
O algodão contém de 5% a 6% de impurezas de diversos gêneros assim como coloração amarelada devido aos corantes naturais e às alterações da celulose. Além disso, possui outras impurezas não-fibrosas, derivadas dos processos de extração das fibras no descaroçamento e na limpeza mecânica, tais como pedaços de caroços, também chamados de piolho, restos vegetais de caule, folhas, etc. No Brasil, as impurezas não-fibrosas são quantificadas através dos critérios de classificação da Bolsa de Mercadorias de São Paulo ou de outro órgão competente, e, em função do tipo de algodão, podem chegar a 10% a 14% em peso.
A composição química do algodão influencia os processos de beneficiamento; por isso, é importante conhecê-la no quadro a seguir. Elemento
Celulose Proteínas Substâncias pécticas Cinzas
Porcentagem
94,0 1,3 0,9 1,2
6
Ceras Ácidos orgânicos
0,6 0,8
Fonte: Manual Técnico de Beneficiamento da RhodiaSter.
Você pode observar, por exemplo, que entre todos os elementos é a celulose que comanda a maior parte das propriedades físicas e químicas da fibra. No que diz respeito aos demais elementos, é importante salientar que: as ceras localizam-se na superfície da fibra e agem como agente lubrificante. Quando são removidas, o coeficiente de atrito triplica; por isso, sem elas não se consegue fiar adequadamente o algodão. Por outro lado, as ceras dão hidrofobicidade às fibras, gerando problemas nos processos de beneficiamento; a maior preocupação com as cinzas reside nos metais alcalinos terrosos, como, por exemplo, o cálcio e o magnésio, encontrados em quantidades apreciáveis, bem como o ferro. Isso porque, eles costumam apresentar diversos efeitos negativos sobre o tingimento, influenciando na igualização, na cor e, às vezes, na solidez. O ferro, em particular, também leva à corrosão dos equipamentos e à degradação da fibra nos processos de alvejamento oxidativo.
Você já parou para pensar sobre a importância de cada uma das etapas de trabalho inteiramente dedicadas ao tratamento do algodão?
A natureza dá, o homem colhe e a fábrica transforma Vejamos, a seguir, a seqüência das fases pelas quais passa o produto, desde a colheita até a sua entrega na indústria têxtil. 1ª fase: Colheita Pode ser feita de dois modos diferentes: manual e mecânico; ambos apresentam vantagens e desvantagens. Vamos conhecê-los melhor! − Manual Sua principal vantagem é oferecer um produto de boa qualidade, por conter menor quantidade de sujeira acompanhando a matéria-prima. No entanto, apresenta produção inferior, quando comparada à obtida através do meio mecânico. − Mecânica Efetuada por colhedoras automáticas que, praticamente, arrancam o algodão da semente e, em conseqüência, carregam muitas impurezas junto com o produto. Sua vantagem é obter maior produção que no modo manual, porém de qualidade inferior, devido ao volume de sujeira acumulada.
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2ª fase: Descaroçamento e enfardagem Este processo é realizado em usinas de descaroçar e, dependendo do comprimento da fibra, existem dois tipos de descaroçadorque podem ser usados. Uma vez encerrada essa fase, o produto precisa ser embalado. Mas, porque se apresenta ainda solto e com grande volume, tal serviço costuma ser feito através de prensas hidráulicas, cuja função é a de transformar o algodão em fardos, para facilitar seu transporte até o próximo destino, ou seja, as fábricas. Apesar de sua simplicidade, o processo de descaroçamento é de grande importância, pois, se não for bem realizado, pode ocasionar problemas durante a fiação do algodão e gerar um produto de qualidade inferior.
3ª fase: Classificação Comercialmente, dois são os critérios adotados para classificar as fibras de algodão, conforme veremos a seguir. Quanto ao comprimento, observe os dados apresentados no quadro a seguir.
Tipo de fibra
Comprimento
Fibras muito curtas Fibras curtas Fibras médias Fibras longas
Abaixo de 22mm De 22 a 28mm De 29 a 34mm Acima de 34mm
Em relação ao tipo, considera-se o teor de sujeira que contém o produto.
Essa classificação varia de 2 a 9, com posições intermediárias. O tipo 2, por exemplo, é o que se apresenta mais limpo, e o 9, com maior sujeira. 4ª fase: Acondicionamento Antes de alimentar as máquinas de fiação, o algodão deve fi car em repouso por algum tempo. Essa medida tem duas finalidades básicas. A primeira é permitir que as fibras, violentamente prensadas até o momento, possam se soltar; a segunda, propiciar a uniformização da umidade, principalmente nas que se encontram no meio do fardo. Isso porque, em tais condições, essas fibras não cedem, tampouco recebem umidade no mesmo grau que as demais. É exatamente este período de repouso, de um a dois dias, que recebe o nome de acondicionamento. 5ª fase: Mistura Trata-se de uma operação cuja finalidade é alimentar as máquinas de fiação, utilizando algodão de diferentes fardos, classe e tipo, para conseguir uma mistura a mais homogênea possível e, com isso, obter melhor rendimento.
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Vista longitudinal e corte transversal do algodão Para observar a morfologia do algodão, é importante que você faça uso do microscópio. Com a ajuda desse aparelho, podemos verificar muitos detalhes que deixamos de perceber a olho nu, tais como: Vista longitudinal: mostra as características da fibra no sentido do seu comprimento; Corte transversal: também conhecido como corte seccional, destaca a aparência da fibra em seu sentido transverso, que se apresenta de forma elíptica a circular. Veja, na fig.1 uma fibra torcida sobre si mesma e dotada de canal interno oco, chamado de lúmen. As torções da fibra também são denominadas circunvoluções.
Fig. 1: Morfologia do algodão
Caso já tenha utilizado o microscópio para observar a fibra do algodão, que outros detalhes relacionados à morfologia você pode acrescentar? Mas, se ainda não teve a oportunidade de realizar esse tipo de pesquisa, não perca tempo, pois você vai aprender muito mais sobre o assunto. Maturidade e espessura
É importante conhecer o grau de maturidade de uma fibra, pois é ele que indica a espessura da parede celular em relação ao seu diâmetro. Um outro dado que você também precisa saber é o seguinte: quanto menor a espessura da fibra, maior sua flexibilidade e as possibilidades de entrelaçamento para a constituição do fio. Para ajudá-lo nessa tarefa de distinguir as fibras maduras das imaturas, vamos apresentar, a seguir, suas características principais. Fibras maduras: possuem maior possibilidade de torção; são mais fortes, e sua aparência aproxima-se da forma circular. Do ponto de vista técnico, as fibras maduras e longas são as mais indicadas para se obter um fio de boa regularidade e de grande resistência.
Fibras imaturas: apresentam-se sob a forma de U, por terem paredes finas. Não possuem torção, sendo, por isso, fracas e, em conseqüência, quebram facilmente,
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embolam-se embolam-se com as outras e acabam provocando o desalinhamento na manufatura do fio. Além disso, têm menor poder poder de absorção absorção de banhos de beneficiamento, beneficiamento, causando diversas irregularidades nos processos químicos em fibras soltas, fios ou tecidos. As fibras imaturas, diferentemente das maduras, produzem fio fraco e com baixa regularidade. Portanto, quanto maior a sua incidência num lote de algodão, menor a possibilidade possibilidade de obter um fio forte e regular.
Observe a fig. 2. Nela, você pode visualizar o grau grau de maturidade do algodão algodão em uma seqüência que vai de 1 a 4. muito madura
madura imatura morta
Fig. 2: Maturidade do algodão
Com base nessa figura, podemos verificar que as fibras imaturas apresentam parede delgada, fina e praticamente não possuem circunvolução. Além disso, suas torções são em número reduzido, muito irregulares e concentradas em curtos segmentos. O número 4 da seqüência refere-se refere-se ao algodão algodão morto, isto é, às fibras que morrerem antes mesmo de desenvolver o comprimento comprimento característico da espécie. Finalmente, é importante destacar que para um mesmo tipo de algodão, de comprimento e resistência semelhantes, é a maturidade que determina a melhor performance da fibra durante o processamento. processamento.
Principais Defeitos dos Artigos Têxteis Segundo o dito popular, o erro existe para ser corrigido . Na indústria têxtil, ele também pode acontecer, geralmente sob a forma de defeito, e precisa ser identificado a partir da matéria-prima, isto é, da fibra, durante seu processamento até a obtenção do produto final. FIBRAS FIOS TECIDOS (PLANO OU MALHA) BENEFICIAMENTOS
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PRODUTO ACABADO
Cada um dos itens indicados anteriormente (fibra, fio, tecido plano e malha) passa a constituir nova matéria-prima, que encerra as características da original, ou seja, a fibra, e acumula um ou mais processos de transformação. Isto significa que, no artigo semi-acabado, novas características estão inseridas, que podem ter fugido ao controle e, portanto, serem capazes de interferir substancialmente nos processos posteriores e na qualidade do produto final. O beneficiamento é o maior revelador de defeitos. Por isso, toda atenção é pouca durante tal processo.
Para ajudá-lo na identificação de defeitos, vamos analisar algumas irregularidades que podem ter origem nas fibras ou nos fios, fios , e ocasionar problemas de tecelagem. Fibras e fios Os problemas da mistura de lotes ou de fibras de diferentes procedências saltam aos olhos no tingimento, qualquer que seja a causa. Algumas razões mais comuns que levam os materiais de lotes diferentes, embora de um mesmo fornecedor, a produzir resultados também diferentes estão relacionadas a seguir. FIQUE ATENTO
A fibra pode apresentar características características físicas diferentes, diferentes, tais como finura, variações tanto de maturidade quanto no teor e tipo de impurezas, bem como na estrutura molecular, sendo a última de difícil determinação. Quando ocorre a mistura de lotes lotes de características diferentes, diferentes, sempre há o risco de obter um tecido com fibras mais claras e escuras ao longo dos fios, o que provoca desuniformidade desuniformidade de cor. Variações da maturidade também produzem defeitos. As fibras maduras tingem melhor que as imaturas. As variações de estrutura refletem-se levando a variações de rendimento tintorial, pois reduzem o acesso do corante ao interior da fibra. apresentar irregularidades irregularidades estruturais estruturais (neps, pontos pontos Os fios podem apresentar grossos, pontos finos) ao longo de si mesmos, produzindo pontos mais claros e mais escuros. Misturas de fios com diferenças de título, torção e pilosidade revelam-se imediatamente na forma de barramentos, visíveis nos tecidos t ecidos e malhas. As variações de título ao longo longo do fio normalmente normalmente acabam sendo sendo acompanhadas de variações de torção. Por isso, quanto quanto mais fino o segmento do fio, mais intensamente torcido. Com esses dois parâmetros atuando no mesmo sentido, ou seja, o de reduzir o teor de
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corante no referido trecho do fio (menos massa e mais compacta, dificultando a difusão do corante), o que nele se observa é uma intensidade menor de cor. Agora, observe na fig.3, alguns dos defeitos sobre os quais acabamos a cabamos de comentar. comentar.
Fig. 3: Defeitos nos fios Tecidos planos e de malhas
Além das irregularidades que podem ter origem nos fios, cabe, ainda, acrescentar alguns problemas de preparação à tecelagem e da tecelagem propriamente dita que podem comprometer a qualidade do produto final. FIQUE ATENTO
Variações de tensão tensão dos fios de urdume urdume são problemas problemas comuns, comuns, que se revelam no tingimento, na forma de barramentos e no comprimento da peça. Também dão barramentos problemas de engomagem e de ações de atrito diferenciadas ao longo dos fios, pois produzem aspecto diferente entre eles. Diferenças no número de de batidas, por construção construção inadequada do do artigo, como, por exemplo, número de fios de urdume insuficiente para atingir determinada largura acabada, também podem ser consideradas possíveis causas de variações de cor, ou ainda de alguma característica desejada do artigo final, como toque e brilho. precário dos equipamentos, equipamentos, bem O funcionamento inadequado ou precário como a desatenção e a inexperiência dos operadores são fatores que, muitas vezes, desqualificam os tecidos, tornando-os de segunda qualidade. Em situações desse tipo, costumam acontecer defeitos de passamento, fio partido, falta de fio, risco de pente, repuxamento dos fios, etc., todos de origem física, irremediáveis, e, dependendo do tipo de acabamento do tecido, seus efeitos podem ser apenas minimizados. As contaminações em tecelagem podem causar causar sérios sérios problemas em beneficiamentos, porque os defeitos chamados de empelotado e pontos grossos acabam piorando após o tingimento e, dependendo da
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intensidade e do tipo de contaminação, também são de difícil eliminação. Na malharia, os defeitos podem aparecer nos sentido horizontal e vertical. No primeiro, costumam ser causados por problemas do fio, ou no próprio conjunto de órgãos relativo a algum dos sistemas do tear, podendo abranger toda a largura do tecido e se desenvolver de forma periódica. No sentido vertical, os defeitos acompanham as colunas de malhas e são normalmente causados por agulhas ou outros elementos de formação da malha. Os barramentos são os defeitos mais críticos. Eles se apresentam como faixas horizontais em toda a largura da malha, repetindo-se periodicamente. As principais causas relacionam-se a problemas no fio ou no tear. Manchas ao longo dos fios ou aleatórias no artigo ocorrem freqüentemente e podem ser eliminadas com uma boa preparação química; porém, nem sempre são visíveis nos substratos crus. Deformação de malhas pode ocorrer em função de sua estrutura, que é menos presa em relação à dos tecidos planos. O arqueamento das carreiras de malha é um defeito que se caracteriza pela disposição em curva. Ocorre também nos tecidos planos e é conhecido como trama torta. Este tipo de defeito nem sempre consegue ser corrigido com beneficiamento. A inclinação das malhas é um dos principais defeitos devido à sua espiralidade, caracterizada pela inclinação das colunas em relação às carreiras. Essa inclinação manifesta-se preferencialmente em algumas contexturas, como, por exemplo, meia-malha simples, e só se revela totalmente após o beneficiamento. Embora reconhecendo a existência de tantas condições de risco e que o erro possa, às vezes, ser inevitável, sempre vale mais a pena evitar tais situações através do controle de qualidade eficiente, durante todo processamento da fibra. E, para finalizar o assunto, deixamos para sua reflexão o que diz a sabedoria popular: melhor prevenir que remediar. É muito provável que você já tenha verificado defeitos em tecidos, até mesmo na fase de produto acabado. Procure relembrar essa experiência e propor algumas hipóteses que possam justificar o erro ocorrido.
Estocagem e Manuseio de Tecidos Para preservar a qualidade dos tecidos planos e malhas, é necessário adotar uma série de cuidados, que dizem respeito às condições adequadas à estocagem e ao manuseio dos artigos.
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Fique atento às recomendações apresentadas a seguir e não deixe de cumpri-las à risca. FAÇA ASSIM
Mantenha os rolos de tecido plano e malha livres de sujidades, usando sacos escuros, de modo a evitar, principalmente nas bordas, que a ação da luz ou até da poluição ambiental, especialmente em regiões urbanas, possa levar a alterações de afinidade tintorial nos artigos crus e ao desbote, nos acabados. Realize o empilhamento dos rolos de tecidos de malha crua, armazenados horizontalmente, sem exceder a seis rolos por pilha. É assim que você vai prevenir o artigo contra o surgimento de eventuais vincos, dobras e amassadelas. Estas marcas são geralmente intensificadas no tingimento, em que a difusão do corante é irregular e leva a variações de tonalidade no tecido. E as quebras são geralmente formadas por tecidos planos ou de malha enrolados de modo muito apertado ou formando vincos, estocagem excessiva do rolo e outras disfunções decorrentes da produção. Armazene o tecido de malha acabado sempre na horizontal, para evitar que os extremos sejam amassados, prejudicando a enfestação na confecção. Observe que, normalmente, as melhores condições de armazenagem são de temperatura entre 20 0 e 30ºC, com umidade do ar entre 50% e 70%.
Praticando e aprendendo É hora de ir além nos seus conhecimentos! Analise o caso a seguir apresentado e, depois, dê a sua justificativa para o fato em questão. A sua empresa adquire matéria prima (algodão) de péssima qualidade; fia, tece e o que conseguiu fazer de primeira qualidade, exporta. O seu acabamento consegue, ao final dos processos de beneficiamentos (onde só se trabalhou com tecido de segunda qualidade) mandar ao mercado 80% com primeira qualidade. Para orientar sua análise, considere os seguintes itens: a origem da matéria-prima; a classificação quanto à classe e tipo; algum tipo de informação quanto à maturidade da fibra; o grau de regularidade do fio; a classificação do tecido cru, para conhecer o conteúdo dos problemas do tecido; as condições de estocagem dos tecidos.
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O que estudei Nesta aula, foram abordados os conceitos básicos sobre as fibras, as principais irregularidades dos fios e tecidos, bem como uma série de cuidados para o manuseio dos artigos. Logo a seguir, destacamos alguns pontos importantes. Beneficiamento primário: primeira etapa dos processos de beneficiamentos em que é feita a preparação dos substratos, a fim de torná-los brancos, tintos ou estampados. Acabamento: o último passo após a fiação e a tecelagem. A determinação de um fluxograma de beneficiamentos, para alcançar um objetivo final, deve ter como ponto de partida o tipo de fibra (algodão, linho, etc.) e a maneira como é encontrada (fibra solta, fio, tecido). As fibras podem ser divididas em: − naturais, sendo as mais conhecidas o algodão, a seda, o linho e a l ã; − artificiais, tais como a viscose, a poliamida e o poliéster, os mais populares. As fibras de algodão apresentam um grau de importância bem elevado em função do seu uso, e requerem tratamentos especiais nas seguintes fases: − colheita manual ou mecânica; − descaroçamento e enfardagem; − classificação (finura, maturidade, comprimento e tipo); − acondicionamento; − mistura. Já
na forma de fios e tecidos (plano e malha), as condições de estocagem e manuseio também podem afetar a qualidade final do substrato. Por isso, existem recomendações técnicas a serem seguidas.
Como andam seus estudos? É hora de dar uma parada, refletir e aplicar o que aprendeu! Analise os conceitos a seguir relacionados e, depois, marque as alternativas CORRETAS.
(F )
As ceras naturais tornam a fibra hidrófila.
( V)
Metais, como o cálcio (Ca), magnésio (Mg) e ferro (Fe), podem estar contidos na própria fibra, influenciando o beneficiamento.
(V )
Comercialmente, o algodão é classificado quanto ao seu comprimento e tipo.
(F )
As fibras imaturas produzem fios fracos, porém com muita regularidade.
(F )
Em momento algum, as gomas utilizadas na tecelagem, para aumentar a resistência dos fios de urdume, interferem nos beneficiamentos.
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Glossário Aprestos: beneficiamento final, diferente de amaciamentos; exemplos: anti-chama, impermeabilizante. Barramentos: defeito repetitivo horizontalmente que ocorre em tecido plano ou de malha, na forma de barras. Corrosão: desgaste, ou modificação química ou estrutural de um material, provocado pela ação química ou eletroquímica espontânea de agentes do meio ambiente. Degradação: estrago; enfraquecimento; desgaste. Enfestação: ato de enfestar; dobrar pelo meio na sua largura. Hidrofobicidade: repelência a água. Igualização: ato ou efeito de igualizar; igualação. Neps : emaranhado de fibras. Performance: atuação; desempenho. Pilosodade: qualidade de piloso; que tem p êlos. Solidez: resistência; durabilidade. Substrato: o que constitui a parte essencial; base; fundamento; essência.
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AULA 2 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos Primários a Seco
Por que estudar este assunto? Para identificar as modalidades dos processos de beneficiamento a seco, especialmente no que diz respeito às funções de escovagem, navalhagem e chamuscagem, bem como interpretar os fluxogramas básicos de beneficiamentos de outras fibras têxteis. Nesta aula, vamos aprofundar um pouco mais os a ssuntos tratados na aula anterior, relativos aos primeiros beneficiamentos aplicados em fibras soltas, fios e tecidos.
O que preciso saber... É oportuno iniciar o desenvolvimento desse tema, relembrando um conceito muito importante, porque constitui a base dos conhecimentos que se seguirão e, em conseqüência, da nossa prática. Reflita sobre ele. A química têxtil é parte da química aplicada a esse ramo da indústria que trata das transformações de natureza físico-químicas ocorridas nos diversos estágios sofridos pela matéria-prima durante a elaboração de artigos manufaturados, bem como das substâncias envolvidas nos processos.
Beneficiamentos Primários Os beneficiamentos primários são os primeiros a serem aplicados à matéria têxtil, isto é, fibras soltas, fios ou tecidos. As fibras soltas, por exemplo, costumam apresentar impurezas de toda ordem, tais como sujeiras, gorduras, ceras, graxas, lubrificantes, pigmentos, etc., que precisam ser removidas através de diversos processos e de acordo com a finalidade do substrato. Além disso, as fibras não são, de modo geral, absorvidas pela água, o que implica dificuldade na obtenção de tingimento uniforme. Mas, com a eliminação desses problemas, os substratos tendem à uniformização das características de limpeza, hidrofilidade e cor. Para eliminar as essas impurezas, existem vários tratamentos, chamados de beneficiamentos a úmido, nos quais costuma-se empregar álcalis, agentes oxidantes, enzimas, detergentes, solventes e outros produtos. Mas, existem também os
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tratamentos a seco, beneficiamentos mecânicos cuja finalidade é a de eliminar segmentos de fibras projetados na superfície do tecido. Na verdade, todas essas modalidades de beneficiamentos têm um único objetivo, fundamental para o fortalecimento da indústria têxtil, ou seja, conseguir um produto final que encontre melhor aceitação no mercado. No quadro a seguir, você pode verificar que para cada tipo de fibra há um tratamento específico, ou melhor dizendo, mais apropriado às suas características. Confira! QUADRO SINÓPTICO DOS BENEFICIAMENTOS PRIMÁRIOS NAS PRINC IPAIS FIBRAS Fibra Têxtil
Algodão, linho e rami Rami e raiom viscose Acetato Seda Lã Náilon, poliéster e acrílico
Beneficiamento Primário
Escovagem, navalhagem, chamuscagem, desengomagem, cozinhamento, mercerização e alvejamento Desengomagem, purga e alvejamento Desengomagem, purga e alvejamento Desengomagem, ensaboamento e alvejamento Carbonização, lavagem e alvejamento Termofixação e purga
Embora tenhamos nos referido aos beneficiamentos a seco e úmido, somente o primeiro será abordado neste tema; deixaremos o último para uma próxima oportunidade.
Beneficiamentos Primários a Seco Existem algumas modalidades desse tipo de tratamento. Agora, vamos concentrar nossa atenção apenas nos três tipos, que costumam ser aplicados a tecidos constituídos de fios fabricados com fibras cortadas. Os tecidos fabricados com fios constitu ídos de filamentos cont ínuos não são submetidos aos beneficiamentos listados a seguir, isto é, escovagem, navalhagem e chamuscagem.
Escovagem
Trata-se de um beneficiamento mecânico, que visa levantar as pelugens e retirar fibras soltas da superfície do tecido, preparando-o para a operação de chamuscagem. Vejamos suas principais características. Na escovagem, os cilindros cobertos com cerdas finas giram em sentido contrário ao da passagem do tecido, removendo as fibras soltas e jogando-as para fora por
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gravidade ou vácuo. De forma simultânea a essa operação as fibrilas da superfície do tecido são levantadas, para uma melhor chamuscagem. Observe na fig.4, a seguir, um esquema que contém quatro escovas reguláveis, motorizadas e montadas sobre rolamentos com cerdas, que podem ser feitas com crina de cavalo, e que se encontram acopladas a uma chamuscadeira. Sua função é, também, a de levantar os pêlos para uma perfeita chamuscagem.
Fig. 4: Conjunto caixa de escovas Navalhagem ou tosquia Este também é um processo mecânico, realizado após a escovagem e que tem como objetivo cortar as fibras, nós e pêlos da superfície do tecido, tornando-o liso e limpo, reduzindo, assim, a tendência à formação de pilling. Vejamos como ocorre esse tipo de tratamento. As navalhas helicoidais, presentes na navalhadeira, atuam abrangendo toda a largura dos tecidos e são dispostas em planos paralelos ao do deslocamento deles, de maneira que fiquem situadas em posições que permitam o corte de ambas as faces. A tensão das tangências do tecido com as lâminas é ajustável, e todo o resíduo é recolhido pneumaticamente em caixas ou por sucção para filtros de tecido. Esse tipo de operação é simples e pode ser resumido da seguinte forma: o tecido é recebido em peça e colocado no equipamento. Ao operador cabe, apenas, pôr o equipamento em operação e ficar atento ao trabalho, para evitar acidentes, apesar da existência de sistemas eficientes de proteção. Em função de sua simplicidade, as navalhadeiras costumam ser operadas por pessoal semi-qualificado, treinado no próprio local de trabalho e supervisionado, diretamente, pelo encarregado ou mestre da seção de sala do pano cru ou da preparação, o responsável pela produção nessa unidade. Após a navalhagem, e já tendo definida a sua classificação em relação à qualidade, as peças encontram-se prontas para serem costuradas em máquinas tipo industrial,
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providas de sistema de corte de bainha preferencialmente. Esta operação, a exemplo da anterior, também é efetuada por pessoas treinadas no local de trabalho. FIQUE DE OLHO
Alguns dos defeitos já apresentados no tema anterior têm sua origem na escovagem e na navalhagem. Um deles, por exemplo, ocorre quando o operador deixa o tecido dobrar, o que certamente irá comprometer a qualidade do artigo. Portanto, é preciso tomar muito cuidado durante a realização desse beneficiamento. Chamuscagem Consiste na eliminação, por queima direta ou indireta, dos segmentos das fibras projetadas da superfície dos tecidos. Sua finalidade, a exemplo da navalhagem, é a de produzir uma superfície limpa, lisa, com brilho (devido à reflexão irregular causada pelas fibrilas), uniforme e com toque diferenciado, diminuindo, assim, a tendência à formação de pillings . Para realizar essa operação, existem máquinas especiais, denominadas chamuscadeiras, que podem ser de três tipos, conforme veremos a seguir. Chamuscadeira de placas aquecidas Neste tipo de equipamento, o tecido entra em contato com uma ou duas placas de cobre, curvas e espessas, aquecidas ao rubro por meio de combustão de gases ou resistências elétricas, o que leva à carbonização das fibrilas projetadas da superfície do tecido. •
Chamuscadeira de cilindros ou rolos aquecidos Nesta máquina, o tecido passa sobre cilindros aquecidos ao rubro, eliminando os segmentos das fibras projetadas. Normalmente, utilizam-se dois cilindros, a fim de expor os dois lados do tecido à ação do calor. •
•
Chamuscadeira de combustão com chama direta
Os gases naturais, de rua e GLP (gás liqüefeito de petróleo), são os combustíveis mais usados nesse tipo de equipamento. Faz com que o tecido passe, em aberto, em frente das chamas produzidas pela queima de combustíveis gasosos ou gaseificados em mistura com o ar. Comumente, os dois lados do tecido são submetidos à ação das chamas, que pegam toda a sua largura. Mas, a velocidade com que o tecido passa deve ser ajustada com muito cuidado, para que sejam queimadas somente as fibrilas levantadas por escovas na entrada da máquina, sem danificar o material. Após a passagem pelas chamas, o tecido deve percorrer um sistema fechado, em que é criada uma atmosfera neutra por meio da introdução de vapor. A finalidade desse sistema é a de apagar a eventual incandescência residual, ou seja, as fagulhas dos pêlos mais grossos, que se alimentam nas ourelas em função do ar. Costuma-se, também, utilizar banhos aquosos,
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sprays , cilindros refrigerados, soluções alcalinas ou enzimáticas, para apagar eventuais chamas, sendo as duas últimas indicadas à preparação do tecido para o cozinhamento e desengomagem, respectivamente. A chamuscadeira é um equipamento mais complexo que os anteriores; sua velocidade, por exemplo, chega a atingir, atualmente, 200m/min. Por isso, quando você for realizar a operação, será preciso se manter atento e controlar, a todo instante, os fatores a seguir relacionados: −
distribuição nos bicos de queima;
− −
ângulo de incidência da chama no tecido; intensidade da chama;
−
mistura de gás e ar;
−
velocidade de passagem do tecido pelas chamas;
−
dobramento do tecido no interior da máquina.
Observe, nas figs. 5, 6 e 7, alguns dos principais pontos que você deve considerar a fim de obter da máquina um funcionamento eficiente e um artigo com a qualidade desejada.
V
Fig.5: Esquema de uma chamuscadeira.
Fig.6: Esquema sobre o cuidado necessário à chamuscagem das duas faces do tecido.
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CHAMUSCAGEM FORTE (tecidos de fibras vegetais)
CHAMUSCAGEM MÉDIA (tecidos mistos)
CHAMUSCAGEM LEVE (tecidos delicados)
NEUTRA
Fig.7: Possíveis posições de ajuste dos queimadores para atender às necessidades do tecido. Em geral, dispõe-se de um encarregado de máquina semiqualificado e treinado para operar o equipamento, além de um ajudante, para eventualmente substituí-lo. Suas principais tarefas são: receber o tecido em rolos ou enfraldados; fazer as passagens no equipamento; acender os bicos; regular a tensão e altura da chama; verificar o sistema de resfriamento e controlar a saída do substrato. Normalmente, o responsável pela execução do processo é o supervisor ou mestre, que, além de acompanhar toda a operação, faz cumprir a programação determinada pela direção técnica. Cabe, ainda, ao supervisor elaborar relatórios diários de produção, que devem incluir anotações sobre o tipo de tecido, metragem, tempo de paralisações, etc. A chamuscadeira costuma ficar localizada no setor de alvejamento.
Praticando e aprendendo A escovagem é necessária para o aumento da eficiência nos processos de navalhagem e chamuscagem e para a limpeza do tecido. Analise as etapas a seguir e indique qual delas é a mais apropriada para proceder a escovagem e por quê: a) antes da navalhagem; É importante escovar antes da navalhagem e chamuscagem, para as fibras soltas sejam cortadas ou queimadas com mais b) após a navalhagem; que eficiência. c) antes da chamuscagem;
d) após a chamuscagem.
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O que estudei Os beneficiamentos primários a seco foram, por assim dizer, o carro-chefe de nosso estudo. E, para desenvolver o tema, partimos do conceito de química têxtil e, logo a seguir, procedemos a uma análise dos três processos aplicados aos tecidos constituídos de fios fabricados com fibra cortadas. Dos diversos pontos estudados, destacam-se os seguintes: o campo de ação da química têxtil, ou seja, o estudo das transformações químicas e físicas sofridas por substratos têxteis, após processos de beneficiamento; os beneficiamentos primários que fazem parte da primeira etapa do processo e se destinam a preparar os substratos para os passos subseqüentes, eliminando gomas, ceras, graxas, gorduras, pigmentos e sujidades em geral; a subdivisão dos beneficiamentos primários em a seco e úmido; o processamento da escovagem, navalhagem e chamuscagem, sendo a finalidade da primeira a de limpar a superfície do tecido e levantar os pêlos, para facilitar a chamuscagem; na segunda, são eliminadas as saliências da superfície dos tecidos; na última, os pêlos são queimados, melhorando o toque e o brilho.
Como andam seus estudos? Atenção, é hora de refletir sobre os assuntos estudados e avaliar seu rendimento. 1. Complete o sentido dos trechos a seguir, preenchendo as lacunas com a única palavra correta apresentada na seqüência adiante. Alterar a. Os beneficiamentos das fibras podem _________________ suas propriedades físicas, e físico-químicas. (eliminar; reduzir; acrescentar; favorecer; alterar) Chamuscagem b. Uma finalidade importante do processo de _________________ é a de eliminar irregularidades, tais como pontas presas, na superfície do tecido. (beneficiamento; escovagem; sucção; navalhagem; c hamuscagem)
c. Na chamuscagem, os controles das posições dos queimadores, a intensidade da chama e a velocidade da máquina devem ser regulados conforme a __________________ do tecido a ser processado. (pureza; sujeira; largura; gramatura; delicadeza) 2. Reflita sobre as afirmativas a seguir e, depois, marque as CORRETAS.
(F )
Beneficiamentos a seco são aqueles em que aplicamos solvente orgânico, e não água, nos processos.
(F )
O processo de escovagem tem um melhor efeito, quando realizado após a chamuscagem, pois permite obter um substrato mais limpo.
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Glossário Enfraldados: acondicionamento do tecido em camadas. Hidrofilidade: capacidade de absorver água. Ourelas: orlas, geralmente de tecido mais encorpado, de uma peça de fazenda. Pilling : são pequenos nódulos que aparecem na superfície das peças de vestuário e que resultam do entrelaçamento das fibrilas projetadas da superfície do tecido, proporcionando um aspecto visual não muito agradável às vesti mentas.
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AULA 3 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos Primários a Úmido
Por que estudar este assunto? Para compreender os princípios teóricos dos processos convencionais a úmido e analisar os mecanismos de funcionamento dos equipamentos utilizados no cotidiano das indústrias têxteis, tanto no que diz respeito aos seus processos quanto no das relações de banho. Dando continuidade ao nosso estudo sobre beneficiamentos, serão apresentados, a seguir, os processos básicos sobre os quais se fundamentam os maquinários que você vai utilizar.
O que preciso saber... Processos de Esgotamento e de Impregnação Vejamos as principais distinções entre um processo e outro. Esgotamento - o tecido é trabalhado da seguinte forma: em corda, ou seja, o tecido fica em contato permanente com o banho até o término do beneficiamento, para obter igualização; com circulação do banho através do substrato. Quando a máquina Jigger , que veremos mais adiante, é utilizada no processo de esgotamento o tecido é trabalhado em aberto, e as partidas são feitas com metragens limitadas.
Impregnação – o tecido é passado em aberto, em máquinas denominadas Foulard , em que o banho é distribuído uniformemente por todo o substrato. Em função do tipo de máquina utilizado no processo de impregnação, ele também é chamado de foulardagem.
Para saber a quantidade de banho absorvida pelo substrato em função da pressão exercida pelos cilindros, devemos conhecer o peso do tecido seco (de entrada) e úmido (de saída). O percentual de retenção do banho pelo substrato, denomina-se
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pick up . Sua fórmula se encontra a seguir. Confira, pois ela será muito útil tanto para os cálculos das receitas, que veremos logo mais. pick up
(%) = peso úmido - peso seco x 100 peso seco
A relação de banho (R:B) indica a quantidade de banho de que o equipamento necessita para cada quilo de material têxtil.
Maquinários Atualmente, existe uma variedade muito grande de equipamentos que dão agilidade e precisão aos processos de beneficiamento. Dentre eles, selecionamos apenas os mais usuais, a fim de analisar suas características, especialmente suas relações de banho. O esgotamento caracteriza-se por processos descont ínuos.
Foulard - R:B 1:1
Trata-se de uma máquina composta de uma cuba, onde fica o banho, e de cilindros espremedores que irão espremer o tecido, após passar no banho, a determinada pressão (pick up ). Observe, na fig. 8, de que modo ela funciona, controlando a retenção de banho que o tecido irá levar.
fig.8: Diagrama de um
Foulard
Jigger – R:B 1:3 - 1:5
É baseada no enrolamento e desenrolamento do tecido plano, que passa por uma cuba, onde se localiza o banho, conforme pode ser verificado na fig. 9.
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fig.9: Diagrama de um Jigger
Embora apresente produção limitada, o uso da máquina igger é muito freqüente nos dias de hoje, em função da necessidade das indústrias de produzirem partidas pequenas.
Turbo – R:B 1:5 – 1:10 Esse equipamento destina-se a beneficiamentos de tecidos sem muita elasticidade. No turbo, o tecido é enrolado em porta-material, com tensão controlada e uniforme, e o banho circula com pressão através do tecido, buscando a igualização. Na fig. 10, você pode visualizar a estrutura dessa máquina.
Cilindro para tingimento
Tecido enrolado
fig.10: Diagrama de um Turbo.
Jet e Overflow
Tanto o jet quanto o overflow foram desenvolvidos para trabalhar a alta temperatura, sendo o substrato em corda impulsionado tanto pela pressão do banho quanto pela
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regulagem do fluxo do banho, através do diâmetro da válvula bem como em fu nção da largura e da gramatura do tecido a beneficiar. Embora apresentem pontos em comum, o sistema overflow difere do jet , especialmente no que diz respeito à maneira pelo qual o tecido é carregado pelo fluxo do banho e pelas velocidades das cordas. No jet , é o fluxo de banho que movimenta o tecido; nos overflows , este movimento é determinado por um molinete, conforme você pode observar nas figs. 11 e 12.
Tecido
fig. 11: Diagrama de um Jet (R:B 1:7 – 1:10).
Tecido
fig. 12: Diagrama de um Overflow (R:B 1:8 – 1:15). Barca – R:B 1:20 - 1:50 Trata-se de equipamento constituído de molinete, que gira continuamente, puxando o tecido em corda; pela frente, jogando-o para trás e dispondo-o em camadas, umas sobre as outras, dentro do banho. Veja como ocorre esse movimento na fig. 13.
Tecido
fig. 13: Diagrama de uma Barca
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Processos Associados à Foulardagem Depois de nossa análise acerca dos processos básicos de beneficiamento a úmido e dos maquinários utilizados, vamos concentrar nossa atenção nos sistemas da foulardagem, que dizem respeito à impregnação e seu posterior desenvolvimento, conforme vimos anteriormente. Sistema contínuo Nele, o tecido é foulardado e no passo subseqüente, ou seja, de desenvolvimento, o efeito é conseguido, sem que haja necessidade de mudança de máquina. As figuras 14 e 15 exemplificam essa situação, considerando uma só unidade nos sistemas pad-steam e pad-termofix . Confira! VAPORIZAÇÃO IMPREGNAÇÃO NO FOULARD
ENXAGUAMENTO TRATAMENTO POSTERIOR
Tecido
fig. 14: Pad-steam
SECAGEM FIXA ÃO IMPREGNAÇÃO NO FOULARD
Tecido
ENXAGUAMENTO TRATAMENTO POSTERIOR
fig. 15: Pad-Termofix
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Sistema semicontínuo Nesse caso, o tecido é foulardado , sendo o desenvolvimento feito posteriormente, mas em outro equipamento. Para compreender melhor esse sistema, faça uma análise das figs. 16, 17 e 18, que apresentam exemplos de pad-batch (impregnação e repouso a frio), pad-roll (impregnação e repouso a quente) e pad-jigger (impregnação e desenvolvimento no jigger ).
REPOUSO
IMPREGNAÇÃO NO FOULARD
ENXAGUAMENTO TRATAMENTO POSTERIOR
Tecido
fig. 16: Pad-batch (impregnação e repouso a frio)
REPOUSO
IMPREGNAÇÃO NO FOULARD Tecido
AQUECIMENTO POR RAIOS INFRAVERMELHOS
ENXAGUAMENTO TRATAMENTO POSTERIOR
fig. 17: Pad-roll (impregnação e repouso a quente)
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IMPREGNAÇÃO NO FOULARD
FIXAÇÃO ENXAGUAMENTO TRATAMENTO POSTERIOR
Tecido
Fig. 18: Pad-jigger (impregnação e desenvolvimento no jigger )
Praticando e aprendendo Atualmente, as indústrias, de modo geral, exigem dos trabalhadores uma série de competências, entre as quais podemos destacar o conhecimento técnico da operação têxtil a ser executada assim como a capacidade de tomar decisões corretas, e no momento certo. Agora, reflita sobre as situações apresentadas a seguir, para avaliar a sua prática em relação ao perfil de trabalhador exigido pelo mercado. O que poderia acontecer, caso você e stivesse trabalhando: • com uma barca, num processo de tingimento, ora com a relação de banho
mínima, ora com a máxima?
• com um foulard,
num processo de tingimento (por exemplo), e ocorresse variação de pick up ?
O que estudei Para compreender os beneficiamentos a úmido, fizemos uma análise de vários fatores, tais como: os processos básicos de impregnação e esgotamento; a determinação do pick up , no caso específico de impregnação; os equipamentos mais freqüentemente utilizados na indústria têxtil, com suas respectivas relações de banho; os sistemas contínuos e semicontínuos, associados à foulardagem e os descontínuos, ao esgotamento.
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Como andam seus estudos? É hora de refletir sobre o que você aprendeu no Tema 3. Analise as afirmativas a seguir e marque aquelas que estão CORRETAS.
(F ) (V )
Devemos nos preocupar com o pick up para os cálculos em processos de esgotamento. Pick up é a quantidade de líquido que fica retida no substrato após a espremedura.
(F )
Nos processos contínuos, o tecido já sai beneficiado ao término da operação.
(F)
A interrupção para troca a de banho em overflows caracteriza os sistemas semicontínuos.
(F)
O repouso a frio e a quente de tecidos impregnados indica o tempo de esgotamento do tecido no banho .
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AULA 4 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Água Industrial
Por que estudar este assunto? Para analisar a composição da água de consumo no âmbito da indústria têxtil, especialmente a dos metais nela presentes e que interferem nos beneficiamentos, a fim de compreender o processo de tratamento ao qual deve ser submetida. A água, esse bem precioso, é indispensável para todo tipo de vida. Os organismos muito simples, por exemplo, podem até viver sem ar, mas nenhum consegue sobreviver sem água. Portanto, ela é energia; energia que faz mover nossos corpos bem como as indústrias, conforme veremos a seguir.
O que preciso saber... Qualidade da Água Na indústria têxtil, a água é a matéria-prima essencial para o funcionamento de qualquer beneficiamento. Portanto, sua qualidade deve ser objeto de permanente controle, a fim de mantê-la em condições adequadas para consumo. Na indústria têxtil, a água é a matéria-prima essencial para o funcionamento de qualquer beneficiamento. Portanto, sua qualidade deve ser objeto de permanente controle, a fim de mantê-la em condições adequadas para consumo.
Água para Consumo Industrial O ideal é que a água para consumo industrial se apresentasse quimicamente pura e livre de impurezas insolúveis, para que pudéssemos trabalhar. Mas, em função de sua origem, isto é, da natureza do solo de onde provém, das variações das condições climáticas e do grau de poluição a que é submetida, torna-se necessário tratá-la de modo especial e continuamente.
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Tratamento Vejamos, a seguir, as principais técnicas adotadas. Clarificação – é o primeiro tratamento que a água recebe, e a sua função é a de remover a turbidez e os sólidos através de sedimentação e filtragem. Sedimentação – realizada em grandes reservatórios, dispostos em séries, chamados de sedimentadores, onde a água flui lentamente, para que a matéria em suspensão se agrupe, deixando a água clara. Adicionam-se aos sedimentadores substâncias coagulantes, normalmente Al2(SO4)3 em pH 5-6, que têm a função de agrupar as matérias em suspensão, finamente divididas, ou coloidais, em partí culas maiores, facilitando, assim, sua sedimentação e filtragem posterior.
Filtragem – consiste em passar a água através de meios porosos, que retêm os sólidos em suspensão. Eliminação das impurezas solúveis – podem ser compostas de grande variedade de substâncias e, por isso, são mais difíceis de serem eliminadas. A dureza (sais de Ca e Mg), ferro, turbidez (como SiO 2), alcalinidade, óxido de alumínio etc, podem causar diversos problemas, tais como interferência na dissolução de corantes; tingimentos não-uniformes; perda de rendimento de corantes; esmaecimento das cores; danos catalíticos; interferência no grau de brancura, entre muitos outros. Esses tipos de impureza costumam ser eliminados através de t ratamentos químicos que ocasionam transformações de compostos, formando precipitações, dispersões e complexações. Por fim, desgaseificação e d esinfecção podem ser ainda necessárias. Desgaseificação – nessa técnica, a presença de O 2 e CO2, por exemplo, pode afetar o pH e o grau de oxidação de um banho, interferindo no produto final dos beneficiamentos, além de causar corrosão. Desinfecção – trata-se da eliminação de germes patogênicos através da adição de cloro. Em casos específicos, como, por exemplo, lavanderias hospitalares, este passo é fundamental; mas, em tinturarias, seu residual pode prejudicar a eficiência dos processos.
Cuidados com a Água de Abastecimento Conforme referido anteriormente, o controle de qualidade da água deve ser contínuo e permanente, porque ela deve se apresentar límpida para uso nos processos de beneficiamento. Por isso, é preciso estar sempre observando as condições da água de abastecimento, principalmente no que diz respeito aos três aspectos a seguir relacionados.
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Turbidez: costuma ser causada pela presença de partículas sólidas, de diferentes tamanhos, suspensas na água. Essas partículas podem ser tanto de natureza inorgânica (sílica, barro, carbonato de cálcio, etc.) quanto orgânica (gordura, matéria vegetal, etc.). Cor: pode resultar da presença de matéria orgânica dissolvida ou dispersa, na forma coloidal, e de íons de ferro e manganês. As impurezas relacionadas à turbidez e à cor da água são removidas através da técnica de clarificação.
Dureza: é proveniente da presença de íons Ca +2 e Mg+2. No cozinhamento, os íons de cálcio e magnésio reagem com sabões, formando sais insolúveis, que podem precipitar sobre o tecido, provocando manchas e prejudicando o toque e a hidrofilidade. Classificação A dureza pode ser classificada como permanente (sais de Ca +2 e Mg+2 , na forma de nitratos, cloretos, sulfatos, etc.) ou temporária (sais Ca +2 e Mg+2 , na forma de bicarbonatos). Consulte o quadro a seguir, para obter mais informações acerca do assunto. QUADRO DE CLASSIFICAÇÃO QUANTO À DUREZA DA ÁGUA
0 a 15 ppm
muito branda
15 a 50 ppm
branda
50 a 100 ppm
moderada
100 a 200 ppm
dura
acima de 200 ppm
muito dura
Fonte: Controle Químico de Qualidade
A grande maioria dos processos de beneficiamento requer a utilização de águas com concentração total de íons Ca+2 e Mg+2 inferior a 50 ppm (mg/l).
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Como eliminar a dureza da água Você pode fazer uso de vários métodos, para realizar esse tipo de procedimento; mas, é importante lembrar que cada um tem finalidade própria, conforme veremos a seguir. •
Por ebulição: consiste no aquecimento da água até a ebulição e destina-se a eliminar somente a dureza temporária pela decomposição dos bicarbonatos de cálcio e magnésio. Agora analise as reações apresentadas a seguir, onde se faz uso do cálcio, considerando que todas elas poderão ocorrer da mesma forma utilizando-se magnésio. Ca(HCO3)2
CaCO3
+
H2O
+
CO2
↓
Os carbonatos de cálcio e magnésio são insolúveis e, portanto, removidos quando precipitados. •
Pela descarbonatação com CaO: neste método, usa-se CaO, para eliminar somente a dureza temporária. Observe, nos itens seguintes, alguns exemplos de reação importante. Primeiramente, o CaO reage com a água, formando o hidróxido de cálcio: CaO
+
H2O
Ca(OH)2
O Ca(OH)2 formado reage com o bicarbonato, formando carbonatos de cálcio e magnésio, insolúveis e, portanto, também removidos quando precipitados: Ca(HCO3)2
+ Ca(OH)2
2 CaCO3
+
2 H2O
↓
A utilização do Na2CO3 elimina a dureza permanente através de uma reação de dupla troca: CaSO4
+
Na2CO3
CaCO3
+
Na2SO4
↓
A utilização do NaOH remove a dureza total: Ca(HCO3)2 + NaOH
Na 2CO3 +
CaCO3 ↓
+
H2O
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•
Com o uso de resinas trocadoras de cátions: neste processo, a água é passada através de uma coluna que contém um recheio, constituído de compostos, que retém os íons de cálcio e magnésio, retirando, assim, a dureza da água. Este recheio é conhecido como zeólitos.
•
Com a utilização de agentes seqüestrantes: um agente seqüestrante tem a função de suprimir determinada propriedade ou possível reação de íons metálicos, sem, no entanto, remover estes íons do sistema.
A supressão das propriedades dos íons metálicos se dá pela formação de um composto de coordenação do seqüestrante com os íons. E, para eliminar os cátions Ca2+ e Mg2+, os seqüestrantes mais utilizados são os polifosfatos e o ácido etilenodiaminotetraacético (EDTA). No entanto, suas utilização depende da estabilidade do meio em que ocorre o beneficiamento, como, por exemplo, pH, temperatura, oxidativo ou redutor. Presença de íons de ferro e manganês Os sais de ferro e manganês são extremamente prejudiciais nos processos de beneficiamento têxteis. No cozinhamento e no alvejamento, por exemplo, podem conferir coloração amarelada ao material têxtil. Os íons Fe 2+ e Mn2+ também podem agir como catalisadores na decomposição dos agentes de alvejamento, em reações que liberam energia na forma de calor, podendo levar à degradação do material têxtil. Os íons Fe2+ e Mn2+ podem estar presentes na água sob várias formas, dependendo da fonte de abastecimento. As formas mais comuns são os bicarbonatos de ferro e manganês, sulfatos de ferro e manganês, bem como combinados com matéria orgânica. Como eliminar da água Fe2+ e Mn2+ Vejamos, a seguir, as técnicas apropriadas, para que você possa realizar esse tipo de procedimento. •
Aeração: quando os íons são precipitados sob a forma de hidróxidos, conforme demonstrado a seguir. 4 Fe2+ + 8 HCO3- + O2 + 2 H2O
4 Fe(OH)3 + 8 CO 2 ↓
Mn2+
+
2 HCO3- +
1/2 O2
Mn(OH)2 + 2 CO2 ↓
•
Emprego da resina trocadora de cátions
•
Uso de EDTA
•
Uso de polifosfatos
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•
Ácidos polihidroxicarbônicos
Técnicas de Amostragem da Água de Consumo Coletar água para análise é parte do processo de controle de sua qualidade. Portanto, trata-se de um procedimento de rotina, que implica o uso de técnicas apropriadas. Tipos de amostra e como realizar a coleta Dependendo da origem da água, você pode fazer uma coleta simples ou composta. Vejamos a distinção entre uma e outra. Simples: é apropriada aos casos em que a origem da água não apresenta fatores que possam fazer com que haja modificações consideráveis em seu grau de qualidade. As águas de um lago ou de um reservatório de abastecimento de cidade, por exemplo, enquadram-se nessa situação. Portanto, uma única coleta é significativa. E você pode realizá-la, seguindo os cuidados indicados a seguir. FAÇA ASSIM
Só utilize garrafa que possa ser hermeticamente fechada, seja de vidro ou de plástico. Enxágüe muito bem o recipiente e sua tampa com a água a ser analisada. Depois, comece a enchê-la. Ao encerrar a operação, tampe a garrafa e cole nela uma etiqueta, que contenha todas as informações necessárias à análise, tais como dia, hora, local e nome de quem realizou a coleta.
Composta: aplica-se aos casos em que a origem da água se encontra sujeita a variações. Rios afetados pela ação da maré ou riachos sujeitos à contaminação industrial contínua enquadram-se nesse tipo de situação. E, para realizá-la, também é necessário seguir à risca os procedimentos relacionados a seguir. FAÇA ASSIM
Adote todos os cuidados indicados para a coleta simples. Colha a água, usando o recipiente, a cada duas horas, durante um período de 24 horas. A cada coleta de água deposite em um reservatório no laboratório, tampe o reservatório, para mantê-lo hermeticamente fechada.
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Praticando e aprendendo Seja curioso e aproveite todas as oportunidades para aprender cada vez mais e sempre. É no laboratório, por exemplo, que você encontra um dos ambientes mais adequados para satisfazer sua curiosidade. Por isso, não deixe de ir até lá, para poder realizar a seguinte experiência que sugerimos: • prepare banhos de tingimentos e adicione, a cada um, sais de cálcio e ferro; •
faça o mesmo em banhos de alvejamento;
•
depois, analise os resultados, verificando se houve alterações de tonalidade, hidrofilidade, resistência ou outra qualquer, e o por quê delas terem acontecido.
O que estudei Vimos que a água, além de ser essencial à nossa sobrevivência, é fundamental à indústria têxtil. Sua composição, bem como o tratamento que deve receber foram nossos assuntos principais. Dentre os pontos abordados, podemos destacar: a realização de qualquer processo no âmbito da indústria depende da qualidade da água para consumo; a importância de se manter alerta quanto à interferência de substâncias solúveis e insolúveis presentes na água, para não prejudicar os processos de beneficiamentos; os procedimentos indicados para o tratamento da água e também para a sua análise, através das técnicas de coleta, precisam ser obedecidos à risca, pois somente assim será possível evitar surpresas desagradáveis ou prejuízos e alcançar os padrões preestabelecidos.
Como andam seus estudos? É hora de dar uma parada, para refletir sobre o que aprendeu. Analise as afirmativas a seguir e marque aquelas que estão CORRETAS.
(F )
A potabilidade da água é fundamental para o bom funcionamento dos processos de beneficiamento têxteis.
(
V
)
As impurezas solúveis e insolúveis da água podem interferir em maior ou menor proporção, nos beneficiamentos têxteis.
(
V
)
Água dura é aquela em que encontramos sais de Ca e Mg.
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(
V
)
Em relação à água abrandada, isto é, de 15 a 50 ppm de dureza, não devemos nos preocupar com a interferência de sais de cálcio ou magnésio nos processos de beneficiamento.
(
F
)
A presença de íons Fe é benéfica ao fortalecimento do material têxtil.
Glossário Impurezas insolúveis: referem-se aos sólidos em suspensão e que podem ser eliminados através do processo de clarificação. Catalíticos: relativos à catálise, isto é, modificação (em geral, aumento) da velocidade de uma reação química pela presença e atuação de substância que não se altera no processo. Hermeticamente: inteiramente fechado, de maneira que não deixe penetrar o ar.
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AULA 5 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Desengomagem Por que estudar este assunto? Para compreender e aplicar, na prática, os princípios básicos da técnica de retirada da goma de substratos, a fim de evitar sua interferência na preparação do tecido, especialmente nos passos subseqüentes. Por que se utiliza goma para, em seguida, retirá-la? Você já tem alguma(s) resposta(s) a essa questão? Siga em frente e compare sua opinião com as informações técnicas que serão apresentadas.
O que preciso saber...
Principais Razões da Engomagem Os fios de algodão, utilizados no urdume de tecidos planos, são submetidos a grandes esforços de solicitação mecânica dos teares e, por isso mesmo, necessitam ser engomados, para que sua resistência à tração seja aumentada. Essa operação é chamada de engomagem. Engomagem - consiste na utilização de uma goma, normalmente o amido, mas que pode, ainda, conter acrilatos, carboximetilamido (CMA), álcool polivinílico, carboximetilcelulose (CMC), etc. nos fio de urdume. É exatamente esse tipo de goma que une as fibras, aumentando a resistência do fio. O amido, seu principal constituinte, é composto pela união de diversas moléculas de glicose (dextrose), formando cadeias lineares (amiloses) e ramificadas (amilopectina). Dependendo da matéria-prima original, a composição do amido pode variar quanto aos teores de amilose e amilopectina, costumando o último ser maior em quase todas as matérias-primas. Uma outra característica importante da goma é o fato de ser hidrófoba, o que dificulta a molhagem do tecido nas operações subseqüentes dos beneficiamentos primários e secundários. Por essa razão, é necessário eliminá-la através da técnica de desengomagem, que veremos, a seguir, com mais detalhes.
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Princípios Básicos da Desengomagem Desengomagem – consiste na retirada da goma dos fios de urdume dos tecidos, usando para isso um agente oxidante, um ácido forte ou uma solução enzimática. Na desengomagem, o amido, insolúvel em água, é convertido em produtos solúveis, removidos mais facilmente. Os outros componentes da formulação da goma, tais como acrilatos, CMA, etc., sofrem uma solubilização total ou parcial pelos demais constituintes do banho de desengomagem, isto é, a soda cáustica, o detergente e a água. Resumindo, podemos dizer que, em relação aos processos de desengomagem, devemos nos preocupar basicamente com a solubilização do amido, já que os demais componentes da goma são, por regra geral, mais facilmente removíveis.
Como Realizar a Desengomagem São em número de quatro os processos de que você dispõe, para pôr em prática esse tipo de operação. Nos itens seguintes, você terá oportunidade de analisar cada um deles, ou seja, suas propriedades e indicações para uso. Autofermentação Consiste em deixar o tecido molhado, repousando por 24 horas à temperatura de 40ºC ou durante 12 horas à temperatura de 60ºC. Isto porquê as bactérias, naturalmente presentes na água, encontram nas condições em que se mantém o tecido, quente ou úmido, um ambiente propício para se multiplicar e produzir enzimas (catalisadores biológicos), capazes de degradar o amido, transformando-o em substâncias solúveis em água de acordo com a reação a seguir: (C6H10O5)n
n H2O
amido
enzima
n(C6H12O6) glicose (solúvel em água)
Nesse processo, a glicose pode ser retirada por lavagens sucessivas.
No entanto, este tipo de desengomagem, apresenta uma grande desvantagem: a de não se ter um controle do processo, e, por isso, microrganismos indesejáveis podem contaminar o tecido, criando mofo, que, em alguns casos, pode levar à degradação do algodão.
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Hidrólise ácida O primeiro passo desse processo consiste na impregnação do tecido, após ser chamuscado, com uma solução de ácido forte (ácido sulfúrico, clorídrico, etc.) a 1% a 40ºC; o segundo, em sua vaporização, por 30 segundos; e, no último passo, ocorrem a lavagem e a neutralização do material. É importante destacar que o ácido utilizado ataca não só o amido, degradando-o em substâncias solúveis em água, como também a celulose do algodão, degradando-a da mesma forma. Por esse motivo, a realização de tal processo exige cuidados; um deles é o de não deixar pontos secos na superfície do tecido, o que pode causar um acentuado aumento na concentração do ácido. Desengomagem oxidativa O primeiro passo desse processo consiste na impregnação do tecido à temperatura de 20 a 40ºC; o segundo, em sua vaporização por um minuto e meio, em processo contínuo pad-steam (para processo pad-batch, o repouso pode variar de 12h a 24h à temperatura ambiente); e, no último passo, o tecido é lavado, neutralizado e seco. Esse tipo de desengomagem faz uso de oxidantes, sendo mais recomendado, quando há dificuldade da remoção de goma, ou quando se deseja conciliar com a purga e a descoloração da pigmentação do algodão. Uma função importante dos oxidantes utilizados nesse processo é, exatamente, a de propiciar a decomposição qu ímica dos produtos engomantes, no caso o amido, desdobrando-o em compostos solúveis em água.
O uso de agentes oxidantes, como, por exemplo, o persulfato de sódio (Na 2SO5) ou o peróxido de hidrogênio (H 2O2) tem sido adotado em escala crescente nos últimos anos. Vejamos o porquê de sua importância e como funcionam: – soluções de peróxido de hidrogênio, com concentrações de um a dois volumes por litro e com soda cáustica (7 a 15g/l), são capazes de remover, com eficiência, a goma de amido dos fios de urdume; – o peróxido, na desengomagem, tem seu oxigênio decomposto, oxidando a pigmentação amarelada da fibra. Nesse caso, é necessário um álcali, para acelerar a decomposição, que também deve ter seu tempo controlado com o auxílio de um estabilizador orgânico ou inorgânico. Além do estabilizador, outros auxiliares podem ser adicionados a essa receita, a fim de melhorar a qualidade do processo tanto no aspecto de umectação quanto no da limpeza (umectantes e detergentes). Os agentes complexantes, por exemplo, costumam ser muito usados para o controle de metais danosos (ferro, cálcio e magnésio, etc.) que porventura possam estar presentes no processo. Na verdade, podemos concluir que existem diversas variantes para realizar a desengomagem oxidativa. Isso significa que você p oderá usar, por exemplo: – apenas estabilizadores orgânicos, em vez do silicato de sódio (estabilizador inorgânico);
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– silicato de sódio como estabilizador. Neste caso, torna-se necessária a adição de um sal de magnésio; – sal de magnésio, a fim de formar o silicato de magnésio, muito mais eficiente; – seqüestrantes em conjunto com estabilizadores orgânicos; – estabilizadores orgânicos, que podem atuar, também, como agentes tensoativos (umectantes) e agir como emulsionadores. FIQUE ATENTO
Embora mais barato, o uso de silicato é arriscado, pois nem sempre consegue ser eliminado totalmente nas lavagens, podendo afetar os processos posteriores. Além dos problemas de eliminação dos resíduos, a sua solubilidade é mais difícil e gera um toque áspero no tecido beneficiado, apesar de proporcionar melhor poder de limpeza. Os silicatos também costumam provocar problemas de incrustação nos equipamentos. Desengomagem enzimática A maneira mais usual de remover a goma dos substratos têxteis é através dos extratos que contêm enzimas apropriadas. As enzimas atuam como biocatalisadores. Enzimas são proteínas de alto peso molecular; a α-amilase, produzida pelo Bacillus subtilis , tem massa molecular de 100.000. Elas diferem dos catalisadores químicos convencionais por causa da sua ação específica, da fragilidade em relação à temperatura e por terem baixa energia de ativação. Normalmente, são bastante ativas numa faixa estreita de pH, sendo classificadas em função do nome do material que decompõem, como, por exemplo, a amilase, que degrada a amilose; a protease, que degrada a proteína; e a celulase, que degrada a celulose. As enzimas utilizadas na desengomagem são as amilases, que agem sobre o amido, decompondo-o em glicose, solúvel em água, como mostra a reação a seguir: (C6H10O5)n amido
enzima
n(C6H12O6) glicose (solúvel em água)
Embora muitas enzimas já tenham sido cristalizadas, os processos de obtenção, em sua forma pura, ainda são bastante trabalhosos, e os materiais instáveis. Talvez, seja esse um dos motivos que levam as indústrias a empregar soluções impuras, que contêm apenas pequena quantidade de enzima por peso. Agora, veja as principais fontes da amilase, usada na desengomagem: • malte – obtida dos grãos da cevada em germinação (extrato de malte); • pâncreas – obtida principalmente do pâncreas do boi; • bactérias – obtida das culturas da bactéria Bacillus subtilis .
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Dando continuidade ao nosso estudo acerca da desengomagem enzimática, iremos dar um destaque especial a dois outros pontos fundamentais à compreensão desse processo: os efeitos da temperatura bem como dos íons e metais pesados na atividade das amilases. Efeito da Temperatura na Atividade das Amilases A avaliação da influência da temperatura deve ser feita com cuidado, visto que, embora a atividade da enzima aumente com a temperatura, a sua estabilidade diminui devido à sua degradação. Há, portanto, um ponto máximo na sua curva de atividade em função da temperatura, conforme você pode observar na fig. 19, apresentada a seguir:
Fig. 19: Efeito da temperatura na atividade das amilases Fonte: Textile Chemistry
Diante dessa constatação, conclui-se que existe uma faixa de temperatura, em que ocorre o máximo da curva e na qual devemos trabalhar, para que haja uma desengomagem mais efetiva. As mudanças de pH também são significativas, pois alteram tanto a atividade quanto a estabilidade das enzimas, conforme você pode observar nas figuras 20 e 21 a seguir.
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Fig. 20: Atividade da amilase pancreática em função do pH Fonte: Textile Chemistry
Fig. 21 - Atividade da amilase bacteriana em do pH Fonte: Textile Chemistry
O que podemos concluir da análise dos gráficos apresentados nas figuras 20 e 21?
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Primeiramente, verificamos que há a ocorrência de um máximo nas curvas de atividade das duas enzimas (pancreática e bacteriana) em função do pH. Por essa razão, podemos concluir que, assim como no caso da temperatura, existe também um pH ótimo, em que a atividade das amilases é máxima.
Efeito da Presença dos Íons e Metais Pesados na Atividade das Amilases A presença de certos sais pode ser importante, tanto assim que, na sua ausência, a amilase pancreática não faz efeito. Por isso, para alcançar uma atividade melhor e também maior, os cloretos de sódio e potássio devem ser adicionados. Nesse caso, o efeito obtido parece estar associado aos íons de cloreto (Cl –), visto que o emprego de sulfatos e fosfatos não modifica a atividade da enzima. Em contrapartida, a α –amilase (malte) necessita de íons de cálcio, e, por isso, a utilização de seqüestrantes deve ser evitada. Um outro fato importante a considerar é o seguinte: as enzimas que apresentam atividade aumentada pela presença de íons de cálcio poderão sofrer redução da atividade, se tiverem esses íons em excesso. Deve-se, portanto, tomar cuidado para que não haja a formação de sais de cálcio na forma insolúvel. Já, a presença de metais pesados, como cobre e ferro, diminui a atividade enzimática, quando há combinação. Dependendo do tipo da enzima empregado nos processos, variações de quantidades a serem utilizadas, faixas de temperatura e de pH, bem como o uso de catalisadores, devem ser alterados. Por isso, é conveniente consultar os catálogos dos fornecedores ara melhor efeito do rocesso.
Método de Verificação da Eficiência da Desengomagem Como realizar O tecido é tratado com uma solução de iodo (I 2) solubilizado em iodeto de potássio (KI), que, em presença de amido, proporciona o aparecimento de coloração azul. Colorações azuladas podem acontecer mesmo com quantidades mínimas de amido no substrato, porém com menor intensidade; já as acastanhadas indicam ausência de goma de amido. Consideração operacional Pelo fato de a desengomagem ser normalmente acoplada a chamuscagem, o operador utilizado é o mesmo, porém com mais algumas qualificações e de acordo com os pontos indicados a seguir: • preparar banho; • determinar a pressão do foulard (pick up ); • realizar a passagem do tecido; • regular temperatura, vazão e nível do banho, velocidade da máquina e tensão do tecido.
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Praticando e aprendendo Que tal pôr em prática os princípios básicos da técnica de retirada da g oma dos fios de urdume dos tecidos? Então, aproveite para fazer a seguinte experiência: • com base em receitas-padrão, submeta um tecido engomado aos processos de desengomagem enzimática e oxidativa; • depois, avalie o resultado obtido em relação ao percentual de perda de massa, ao encolhimento e ao teste de iodo, para ver a coloração; • finalmente, experimente alterar as concentrações de enzima nas receitas bem como avalie o resultado alcançado.
O que estudei Fizemos uma análise dos principais conceitos relativos ao processo de desengomagem. Dos diversos pontos estudados, podemos destacar os seguintes: o uso da goma (amido, CMC, PVA, etc.), que tem por finalidade aumentar a resistência dos fios de urdume na tecelagem, melhorando a produção; a necessidade de eliminar a goma posteriormente, para evitar que ela prejudique o desempenho dos beneficiamentos têxteis a úmido, deixando a fibra hidrófoba; a técnica adotada para eliminar a goma, ou seja, a desengomagem; os tipos de desengomagem, isto é, a autofermentação, a hidrólise ácida, a oxidativa e a enzimática, bem como suas propriedades e formas de utilização; os cuidados necessários em relação à desengomagem oxidativa, a qual, por ser mais rigorosa, permite, por um lado, eliminar processos, como o cozinhamento e alvejamento, porém, por outro, sacrifica mais a fibra, podendo gerar problemas operacionais à chamuscagem acoplada; as principais vantagens da desengomagem enzimática: apresenta custo mais baixo e a temperatura de processo de chamuscagem não interfere muito na temperatura do banho de impregnação. a importância de se manter alerta quanto à interferência de substâncias solúveis e insolúveis presentes na água, para não prejudicar os processos de beneficiamentos; os procedimentos indicados para o tratamento da água e também para a sua análise, através das técnicas de coleta, precisam ser obedecidos à risca, pois somente assim será possível evitar surpresas desagradáveis ou prejuízos e alcançar os padrões preestabelecidos.
Como andam seus estudos? Analise as afirmativas a seguir e identifique apenas as CORRETAS.
(
F
)
A hidrólise ácida, além de ter um custo baixo, proporciona maior garantia de processo em termos de resistência.
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(V) (
F
)
Na desengomagem oxidativa, ocorre um ataque mais rigoroso à fibra, que pode eliminar não só a goma como também sua pigmentação amarelada. O processo de desengomagem oxidativa acaba com a necessidade de cozinhamento bem como de alvejamento.
(F)
O pH ideal de atuação das enzimas (amilases) tem de ser altamente alcalino.
(
A coloração azul no tecido tratado indica ausência de goma.
F
)
Glossário Purga: ato de purgar; tornar puro; limpar.
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AULA 6 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Cálculos Por que estudar este assunto? Para desenvolver o raciocínio matemático necessário à execução dos cálculos de receitas de banho no cotidiano da sua empresa. Para alguns, fazer cálculos acaba sendo uma atividade árida, cansativa; já para outros, isso se mostra atrativo, desafiante e, até mesmo prazeroso. Em qual dos grupos você se encaixa? Vale a pena destacar que tal habilidade é fundamental, sobretudo para quem lida com as novas tecnologias, que, quase todo dia, estão chegando às indústrias.
O que preciso saber... Aplicação dos Cálculos nos Beneficiamentos a Úmido Nesse tipo de processo, a importância dos cálculos é inegável, pois eles nos permitem saber, com precisão, o que iremos gastar de produtos nas receitas em função dos volumes de banho. Daqui para frente, vamos utilizar os conteúdos já estudados acerca dos equipamentos de beneficiamento e suas relações de banho.
Com base nas receitas de desengomagem oxidativa e enzimática, vamos, juntos, efetuar vários cálculos abrangendo a relação de banho, pick up , gramatura, conversão de soda cáustica, peróxido de hidrogênio e lastro. Cálculo da massa de tecido P.M. = metragem x gramatura
para gramatura por metro linear
P.M. = metragem x gramatura x largura
para gramatura por metro quadrado
Onde P.M. = peso do material (massa de tecido).
Problema proposto: Calcule a massa de 1.000 m de um tecido plano. Gramatura: 120g/m linear
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Solução: P.M. = metragem x gramatura (g/m linear) P.M. = 1.000 m x 120 = 120.000g (= 120kg) Problema proposto: Calcule a massa de 2.500 m de um tecido plano. Gramatura: 120g/m 2 Largura: 1,5m Solução: P.M. = metragem x gramatura (g/m2) x largura P.M. = 2.500 x 120 x 1,5 = 450.000g (= 450kg) 1) Seguindo o mesmo raciocí nio aplicado à questão anterior, calcule a massa de 3.200 m de um tecido plano. Gramatura: 80g/m2 Largura: 90cm
Cálculos do volume de banho V.B. = P.M. x R.B. Onde V.B. = volume de banho, P.M. = peso do material (massa de tecido) R.B. = relação de banho. As unidades de relação de banho (R:B) são expressas em quilo(kg):litro(l) e grama(g):mililitro(ml). Algumas vezes, é necessária a conversão de valores e unidades, para a aplicação correta desta relação.
Problema proposto: Calcule, utilizando a menor relação de banho, o volume de banho de um alvejamento de 100 kg de malha feito em barca. Solução: menor R:B (barca) = 1:20 V.B. = P.M. x R.B. V.B. = 100 x 20 = 2.000 l
2) Considerando os mesmos dados do problema proposto acima, calcule o volume de banho em um jigger.
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Cálculos do volume de banho em um foulard V.B. = P.M. x % pick up + lastro Onde V.B. = volume de banho, P.M. = peso do material (massa de tecido), R.B. = relação de banho, pick up = percentual de retenção de banho, lastro = desperdício de banho.
Problema proposto: Calcule o volume de banho para um beneficiamento de 7.000m de tecido num foulard . Gramatura: 190 g/m2 Largura: 210cm Pick up : 80% Lastro: 20l Solução: Largura = 210 cm = 2,1 m Conhecer P.M. P.M. = metragem x gramatura (g/m 2) x largura P.M. = 7.000 x 190 x 2,10 = 2.793.000 (=2.793kg) Conhecer V.B. V.B. = P.M. x pick up + lastro V.B. = 2.793 x 0,8 (80%) + 20 V.B. = 2.22344 L
Lembre-se que pick up e lastro são considerados somente no cálculo de volume de banho em foulard .
Agora, seguindo o mesmo raciocí nio aplicado nos problemas anteriores, realize os exercí cios que se seguem.
3) Calcule o volume de banho para um beneficiamento de 8.000 m de tecido num foulard . Gramatura: 140g/m2 Largura: 90cm Pick up : 70% Lastro: 30L 4) Calcule o volume de banho para um beneficiamento de 3.500m de tecido numa barca, utilizando a menor relação de banho. Gramatura: 80g/m2 Largura: 120cm Pick up : 60% Lastro: 25L
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5) Calcule o volume de banho para um beneficiamento de 6.000m de tecido num foulard . Gramatura: 210g/m2 Largura: 260cm Pick up : 90% Lastro: 50l Cálculo de receitas As receitas dos banhos de beneficiamentos são orientadas pelos fornecedores dos produtos, de acordo com suas características. O cálculo da quantidade final dos produtos a serem utilizados é realizado a partir da aplicação de regras de três, como mostram os exemplos a seguir. Problema proposto: Analise a receita de desengomagem oxidativa em jigger apresentada abaixo e calcule a quantidade de peróxido de hidrogênio para o beneficiamento. 10 ml/l H2O2 a 50% (200 volumes) 2g/l de NaOH sólido 3g/l de estabilizador 3ml/l de umectante/detergente 2ml/l de seqüestrante 0,2g/l de MgCl 2 volume de banho: 360 l Solução: De acordo com a receita, preciso de 10 ml de H 2O2 em cada litro de banho. Se temos 360l, aplicando uma regra de três simples, teremos: 10 ml X
1l 360 l
X = 360 x 10/1
X = 3600 ml = 3,6 l
Portanto, vou precisar de 3,6 l de H2O2 a 50%, conforme a receita acima. 6) Utilize essa mesma receita e o racioc í nio acima para determinar a quantidade dos demais produtos quí micos necessários para o beneficiamento.
Conversão de O2 em % de H2O2 % de H2O2 = VOLUME de O2 X 0,2528
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Conversão de % H 2O2 em O2
VOLUME de O2 = % de H2O2 X 3,956
Problema proposto: Analise a receita de desengomagem oxidativa em foulard apresentada abaixo e calcule a quantidade de peróxido de hidrogênio para o beneficiamento. 6vol./l de H2O2 a 35% 4g/l de NaOH 50% 3g/l de estabilizador 1ml/l de umectante 2g/l de detergente 2ml/l de seqüestrante 0,5g/l de MgCl2 volume de banho: 200 l Solução: Podemos observar que a concentração de peróxido de hidrogênio é um valor percentual. Para iniciarmos a solução deste problema, precisamos converter esta percentagem para um valor em volume. Utilizando a fórmula de conversão dada acima, temos: volume O2 = % H2O2 x 3,956 volume O2 = 35 x 3,956 = 138,46 volumes De acordo com a receita, preciso de 6 volumes de H 2O2 em cada litro de banho, no entanto, tenho 138,46 volumes para cada litro. Aplicando uma regra de três simples, temos: 138,5 vol. de O2 6 vol. de O2
1.000 ml X
X = 6 x 1.000 138,5 X= 43,3 ml Portanto, vou precisar de 43,3 ml de H 2O2 a 35% para cada litro de banho, conforme a receita acima. Calculamos o volume total de peróxido de hidrogênio aplicando a seguinte regra de três: 43,3 ml X
1l 200 l
X = 43,3 x 200/1
X = 8660 ml = 8,66 l
Determine a quantidade de peróxido de h idrogênio (H 2O2 ) e hidróxido de sódio (NaOH) necessários para o beneficiamento de acordo com cada uma das receitas dadas a segu ir.
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7) em foulard 4vol/l de H2O2 com 200 vol 2g/l de NaOH sólido 4g/l de estabilizador 2m/l de umectante/detergente 1ml/ de seqüestrante 0,3g/l de MgCl2 metragem: 1.800m gramatura: 150g/m 2 largura: 0,90m pick up : 70% H2O2 = 4,002 l lastro: 30l 8) em foulard, utilizando a tabela de conversão de soda cáustica (pg.56). 4vol./l de H2O2 a 50% 12g/l de NaOH (36 Bé) 4g/l de estabilizador 2ml/l de umectante/detergente 2ml/l de seqüestrante 0,2g/l de MgCl2 metragem: 3.000m gramatura: 130g/m2 H2O2 50% = 4,4 l NaOH (36°Bé) = 6,534 g largura: 0,90m pick up : 60% lastro: 7l 9) em foulard 8vol./l de H2O2 200 vol 8g/l de NaOH (28 Bé) 2g/l de estabilizador 3ml/l de umectante/detergente 2ml/l de seqüestrante 0,2g/l de MgCl2 metragem: 7.000m gramatura: 120g/m linear largura: 140cm pick up : 90% lastro: 12l Agora, determine a qu antidade de enzima, cloreto de sódio (NaCl) e Umectante necessários para o beneficiamento de acordo com cada uma das receitas de desengomagem abaixo.
10) em jigger metragem: 50.000m gramatura: 150g/m2 largura: 0,90m 5ml/l de Enzima 3g/l de NaCl
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2ml/l de Umectante 11) em foulard metragem: 50.000m gramatura: 150g/m 2 largura: 0,90m pick up : 80% lastro: 200l 5ml/l de enzima 3g/l de NaCl 2ml/l de umectante Tabela de Conversão da Soda Cáustica TABELA DE CONVERSÃO DE SODA CÁUSTICA Peso específico a 15ºC º Bé
Peso especí fico
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
1,007 1,014 1,022 1,029 1,036 1,045 1,052 1,060 1,067 1,075 1,083 1,091 1,100 1,108 1,116 1,125 1,134 1,142 1,152 1,162 1,171 1,180 1,190 1,200 1,210 1,220 1,230 1,241 1,252 1,263 1,274 1,285 1,297 1,308 1,320
º Tw
1,4 2,8 4,4 5,8 7,2 9,0 10,4 12,0 13,4 15,0 16,6 18,2 20,0 21,6 23,2 25,0 26,8 28,4 30,4 32,4 34,2 36,0 38,0 40,0 42,0 44,0 46,2 48,2 50,4 52,6 54,8 57,0 59,4 61,6 64,0
em %
em g/litro
0,59 1,20 1,85 2,50 3,15 3,79 4,50 5,20 5,86 6,58 7,30 8,07 8,78 9,50 10,30 11,06 11,90 12,69 13,50 14,35 15,15 16,00 16,91 17,81 18,71 19,65 20,60 21,55 22,50 23,50 24,48 25,50 26,58 27,65 28,83
6,0 12,0 18,9 25,7 32,6 39,6 47,3 55,0 62,5 70,7 79,1 88,0 96,6 105,3 114,9 124,4 134,9 145,0 155,5 166,7 177,4 188,8 201,2 213,7 226,4 239,7 253,6 267,4 281,7 296,8 311,9 327,7 344,7 361,7 380,6
56
º Bé
Peso especí fico
º Tw
em %
em g/litro
36 1,332 66,4 30,00 399,6 37 1,345 69,0 31,20 419,6 38 1,357 71,4 32,50 441,0 39 1,370 74,0 33,73 462,1 40 1,383 76,6 35,00 484,1 41 1,397 79,4 36,36 507,9 42 1,410 82,0 37,65 530,9 43 1,424 84,8 39,06 556,2 44 1,438 87,6 40,47 582,0 45 1,453 90,6 42,02 610,6 46 1,468 93,6 43,58 639,8 47 1,483 96,6 45,16 669,7 48 1,498 99,6 46,73 700,0 49 1,514 102,8 48,41 732,9 50 1,530 106,0 50,10 766,5 Fonte: Catálogo Ciba-Geigy: Cibacron F Dyes in the dyieng of cellulosic fibres – 3170-N
Problema proposto: Calcule, com base na tabela, qual o volume de NaOH a 36 Bé que irei precisar para obter 20 gramas de NaOH puro. Solução: Consultando a tabela, verificamos que NaOH a 36 Bé = 399,6 g/l Para calcularmos a quantidade necessária para obtermos 20 g, basta aplicarmos uma regra de três simples: 399,6 g 1.000ml X 20 g X = 20 x 1.000 = 50 ml (aproximadamente) 399,6 Cálculo do banho de reforço Podemos, também, trabalhar com banhos de reforço para os beneficiamentos úmido/úmido, em que observamos a diferença de pick up entre a primeira espremedura e a segunda. O fator de reforço indica a quantidade de vezes em que o banho de reforço deve ser acrescido . FATOR DE REFORÇO =
P
.
P-A Onde P = pick up posterior à impregnação e A = pick up anterior à impregnação.
Vejamos o exemplo que se segue. % de água sobre o tecido antes do banho de impregnação = 55% (A) % de banho sobre o tecido após a impregnação = 75% (P)
57
Fator de reforço =
75 75 – 55
= 3,75
Problema proposto: Calcule a receita final para a receita inicial abaixo, levando em consideração os valores de pick up dados. 50ml/l de Y 3,0g/l de Z Pick up anterior à impregnação – 55% Pick up posterior à impregnação – 75% Solução: Observe que no cálculo anterior se encontra o fator 3,75. Devemos, então, multiplicar a quantidade de cada produto da rec eita por este fator, ou seja: 50 x 3,75= 187,5ml/l de Y 3 x 3,75 = 11,25g/l de Z O banho de reforço deve ser feito com estas novas quantidades, a fim de que se mantenha a mesma quantidade de produtos sobre o tecido, no decorrer do processo. No processo úmido/úmido, deve-se acrescentar a receita em 30% para o primeiro banho, a fim de não provocar sua diluição.
Praticando e aprendendo Agora que já compreendemos o raciocínio aplicado aos cálculos do banho de reforço, vamos à prática! 12) Calcule o banho de reforço da receita do exercício 9, levando em consideração a primeira impregnação com 60% de retenção, e a segunda, com 90%. 13) Imagine que você tem 2.000l de banho com residual de 3 vol/l de O 2 e 12g/l de NaOH. Mas, como necessita de 10.000l de banho com 10 vol/l de O 2 e 30 ml/l de NaOH a 38 Bé, quanto vai precisar de H2O2 com 200 vol e NaOH 50 Bé para complemento?
O que estudei Em função da temática abordada, adotamos a prática como recurso fundamental para o desenvolvimento do raciocínio matemático. Dessa forma, pudemos efetuar cálculos variados de receitas, abrangendo conversões, relações de banho, volumes de banho em impregnação e esgotamento.
58
Como andam seus estudos? Reflita sobre as questões apresentadas a seguir e, depois, assinale com (X) a alternativa CORRETA. 14) Utilize as menores relações de banho possíveis para calcular o volume de banho de um alvejamento de 100kg de malha feito nos equipamentos indicados. a) Barca ( X ) 2.000l
( ( (
) 4.000l ) 3.000l ) 5.000l
b) Jigger
( ( ( (
X
) ) ) )
200l
) ) ) )
600l
400l 300l 500l
c) Jet
( ( ( (
X
800l 700l 1.000l
15) Calcule a massa de 2.000m de um tecido plano. Gramatura: 150g/m linear
( ( ( (X
) ) ) )
13,3kg 13,3g 300.000kg 300.000g
16) Utilize a maior relação de banho, a fim de calcular, para um jigger, a quantidade de peróxido de hidrogênio a 50% em litros, na receita de desengomagem oxidativa. 10ml/l de H2O2 a 50% 2g/l de NaOH sólido 3g/l de estabilizador 3ml/l de umectante/detergente 2ml/l de seqüestrante 0,2g/l de MgCl2 Metragem: 1.000m
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Gramatura: 120g/m linear
( ( ( (
X
) ) ) )
6.000ml 12.000ml 83,3ml 3.000ml
17) Considere os dados a seguir: NaOH 10 Bé = 70,7g/l NaOH 28 Bé = 267,4g/l Agora, responda: qual o volume de NaOH 50 Bé (766,5g/l) necessário para obter: 5l de NaOH 10 Bé 8l de NaOH 28 Bé ( X ) 0,46l (p/10ºBé) e 2,79l (p/28ºBé)
( ( (
) 0,92l (p/10ºBé) e 5,58l (p/28ºBé) ) 0,46l (p/10ºBé) e 5,58l (p/28ºBé) ) 0,46l (p/10ºBé) e 1,40l (p/28ºBé)
18) Calcule a metragem de 800 kg de um tecido plano. Gramatura: 150g/m2 Largura: 1,2m
(
) 8.888,8m
( ( (
) 17.777,7m ) 4.444,4m ) 2.222,2m
X
19) Calcule o volume de banho para um beneficiamento de 2.000m de tecido num foulard . Gramatura: 100g/m 2 Largura: 120cm Pick up : 80%
( ( ( (
X
) ) ) )
192l 384l 96l 240l
20) Calcule
o volume de banho total para um beneficiamento de 5.000m de tecido, num foulard . Gramatura: 180g/m2
60
Largura: 110cm Pick up : 70% Lastro: 30l
( ( ( (
X
) ) ) )
693l 663l 723l 376l
21) Calcule
a quantidade de hidróxido de sódio a 50ºBé em litros, da receita a seguir relacionada, na desengomagem oxidativa para foulard . 4 vol./l de H2O2 com 200 vol. 2g/l de NaOH 4g/l de estabilizador 2ml/ de umectante/detergente 1ml/l de seqüestrante 0,3g/l de MgCl2 Metragem: 1.800m Gramatura: 150g/m2 Largura: 0,90m Pick up: 70% Lastro: 30l H2O2 com 200 vol./l NaOH 50 Bé - 766,5g/l
( ( ( (
) ) ) )
0,52l 1,04l 2,08l 0,26l
Respostas dos problemas 1 a 13 1) 230.400 g 2) 300 l 3) 735,6 l 4) 6.720 l 5) 2.998,4 l 6) NaOH – 720g; Estabilizador – 1.080g; Umect/det.-1.080ml; Sequestrante - 720 ml; MgCl2 - 72g 7) H2O2 – 4 l; NaOH -400g; 8) H2O2 – 4.352 ml; NaOH -6.535 g 9) H2O2 – 42,8 L; NaOH - 32 l 10) Enzima - 101,3 l; NaCl – 60,8 Kg;Umectante - 40,5 l; 11) Enzima - 28 l; NaCl - 16,8 Kg; Umectante –11,2 l 12) H2O2 – 128,4 l; NaOH - 96 l; 13) H2O2 –470 l; NaOH -141,3 l
61
Glossário Lastro: Desperdício de banho que entra nos cálculos de receita do foulard .
62
AULA 7 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Cozinhamento Por que estudar este assunto? Para compreender e aplicar as técnicas de identificação e eliminação de impurezas no substrato têxtil, necessárias à melhoria da qualidade dos processos subseqüentes.
Vamos tratar, mais uma vez, da retirada de impurezas no substrato têxtil. Você pode até pensar que não haverá novidades. Mas, elas virão, porque sobre esse ponto ainda há muito o que aprender devido à sua importância nos processos de beneficiamento. Não deixe de conferir!
O que preciso saber...
Cozinhamento do Algodão Essa operação consiste na retirada de óleos, gorduras e ceras naturais que, juntamente com outras impurezas, estão contidos nas fibras de algodão. Ela é realizada através de tratamento especial, com a utilização de hidróxido de sódio e detergente. Sua finalidade é a de melhorar a umectação das fibras. Conhecendo as impurezas As gorduras, são compostos resultantes da reação do glicerol com ácidos graxos. Elas possuem uma fórmula geral, ou seja:
H
H | C
O
H
C
O
H
C |
O
O || C O || C O || C
R1
R2
R3
63
Observe que, nessa fórmula, R 1, R2 e R 3 são radicais hidrocarbônicos, com elevado número de átomos de carbono, conforme se apresenta no seguinte exemplo: C 15H31, C17H35, C17H33 etc. Os óleos presentes nos produtos naturais também possuem elevada quantidade de gorduras em sua composição. Já, as ceras são compostos formados pela reação de ácidos graxos, e monoálcoois complexos, tendo a seguinte fórmula geral:
R1
O || C
O
R2
Observe que, nessa fórmula, R 1 e R2 também são radicais hidrocarbonetos com elevado número de átomos de carbono. Em função de suas propriedades, os óleos, gorduras e ceras são insolúveis em água. No entanto, a maioria deles, se dissolve em solventes orgânicos, tais como clorofórmio, éter, benzeno e hidrocarbonetos clorados. Eles também formam emulsões de variados graus de estabilidade, quando agitados com água que contenha sabão ou outros agentes emulsificadores. Além disso, podem ser removidos através dos três métodos relacionados a seguir e que serão analisados mais adiante: • saponificação; • emulsificação com sabão ou • extração
detergente;
com solvente orgânico.
Às vezes, dois métodos são usados simultaneamente, como, por exemplo, saponificação junto com uma substância tensoativa, a fórmula do cozinhamento tradicional; ou mistura de detergente com um solvente orgânico, como o tolueno ou hidrocarbonetos clorados.
Saponificação Quando os óleos ou gorduras são aquecidos com uma solução de hidróxido de sódio ou potássio, são hidrolisados em glicerol e o sal do ácido graxo correspondente. Estes sais de sódio ou potássio são solúveis em água e denominados de sabões. É essa hidrólise, em particular, que se chama de saponificação. Observe, a seguir, a reação de saponificação que ocorre no cozinhamento:
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H
H | C
H
C
H
C | H
O || O C R1 O || O C R2 + 3 NaOH ↔ O || O C R3
Ésteres de ácidos graxos (gorduras)
H
H
H
H | C | C | C | H
R1
OH
OH
OH
Glicerol
+ R2
R3
O || C
O- Na+
O || C
O- Na+
O || C
O- Na+
Sabões solúveis
As ceras são consideravelmente mais resistentes à saponificação do que as gorduras e os óleos, só podendo ser hidrolisadas com soluções aquosas de álcalis sob pressão ou à pressão atmosférica, depois de prolongado tempo de ebulição.
Emulsificação Na Aula 8, você vai encontrar uma análise completa desse processo e obter as informações que precisa para prosseguir o estudo atual sobre o cozinhamento.
Extração por Solvente Orgânico Nesse método, gorduras, ceras e óleos são dissolvidos por solventes, tais como benzeno e clorofórmio, e, assim, extraídos das fibras. Normalmente, esses solventes vêm misturados com detergentes, o que torna sua ação ainda mais eficaz.
Processos e Equipamentos Usados no Cozinhamento do Algodão Costuma-se realizar o cozinhamento dos produtos do algodão através de uma solução alcalina de NaOH (10g/l) ou de barrilha (Na 2CO3) - carbonato de sódio, e um umectante eficiente em função do processo, ou seja, compatível com o pH e a temperatura.
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Já, os processos podem ser conduzidos tanto na forma aberta (em jiggers , foulards , processos contínuos, etc.) quanto em corda (barcas, jets ), bem como em aparelhos fechados (autoclaves, turbos, armários, etc.).
Efeitos Resultantes do Cozinhamento do Algodão Embora necessário e eficiente, o cozinhamento produz algumas conseqüências para os fios e os tecidos de algodão. Seus principais efeitos você pode conhecer a seguir. Perda de massa A remoção das impurezas é acompanhada por uma correspondente perda de massa. Se o processo for bem executado, o tecido de algodão irá perder de 5 a 12% em massa, dependendo da concentração de soda, do tempo e temperatura do cozinhamento. Portanto, quanto maior a concentração, o tempo e a temperatura de cozinhamento, maior também será a perda de massa, conforme pode ser verificado nas duas tabelas apresentadas a seguir. TABELAS DE EFEITO DA TEMPERATURA DO COZINHAMENTO NA PERDA DE MASSA EM TECIDOS DE ALGODÃO Tratamento com 1% de NaOH durante seis horas na temperatura (em ºC)
Perda (%)
de
massa
50 100 116 125 134
4,1 5,2 6,9 7,0 7,2
Tratamento com 1% de NaOH à125ºC (horas)
Perda de massa (%)
2 4 6 8
6,6 6,7 7,0 7,1
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Encolhimento Em função de o tratamento alcalino ocorrer em alta temperatura, normalmente há um certo encolhimento do algodão. Em média, o encolhimento longitudinal varia de 2,5 a 5,0%. Alteração do título dos fios Qualquer fator que altere o comprimento e a massa dos fios irá, conseqüentemente, modificar o seu título. Perda de resistência Normalmente, há uma perda de resistência nos fios e tecidos de algodão após o cozinhamento, devido à natureza extrativa do processo. Lembre-se de que gorduras e óleos dão uma certa resistência ao material.
Cálculos de Conversão de Soda A aula 6 (Cálculos) foi desenvolvido através da realização de exercícios práticos. Aqui, também vale esse caminho, pois só se aprende a calcular, calculando. O cálculo de conversão de soda, como muitos apresentados na aula anterior, também se baseiam no uso de regras de três. Fique atento à possibilidade desta ser uma regra de três inversa.
Imagine as situações a seguir e resolva. 1) Você realizou uma compra de 15.000kg de NaOH a 50 Bé. Com essa quantidade na mão, quantos litros vai conseguir fazer de NaOH a 28 Bé? (Dica: utilize o peso específico indicado na tabela da Aula 6, pg.56, para converter o NaOH de quilogramas para litros). 28.107,6 l NaOH 28 °Bé 2) Com os seguintes volumes: 10.000l de NaOH a 10 Bé 922,37 l de NaOH 50°Bé 3.500l de NaOH a 25 Bé 1.200l de NaOH a 32 Bé 500l de NaOH a 38 Bé A que quantidade, também em volume, de NaOH a 50 Bé correspondem os valores indicados anteriormente?
67
Praticando e aprendendo Como sabemos que a prática ensina, vamos nela insistir mais uma vez. Pense no que já estudou ou viveu no seu trabalho e, depois, responda. Uma das conseqüências do cozinhamento é a melhoria da hidrofilidade. Considerando que este processo seja desenvolvido com água dura, descreva os possíveis resultados obtidos.
O que estudei Durante o desenvolvimento do tema, tivemos oportunidade de analisar diversos conceitos sobre o processo de cozinhamento. Dos diversos pontos estudados, destacam-se os seguintes: a finalidade do cozinhamento, ou seja, a de eliminar ceras, graxas, gorduras naturais da fibra, tornando-a, principalmente, hidrófila; os três métodos de eliminação das impurezas: saponificação – as impurezas reagem com a soda cáustica (NaOH), formando sabão solúvel; emulsificação – o uso de sabão e detergente tem por finalidade eliminar as impurezas, formando emulsão; extração com solventes orgânicos – devido ao risco e custo de solventes orgânicos, tal método quase não é utilizado; a combinação dos métodos de saponificação com emulsificação, normalmente utilizada; os principais resultados do processo, isto é, ganho de hidrofilidade, perda de massa, variação da estabilidade dimensional, toque e perda de resistência.
Como andam seus estudos? É hora de avaliar sua aprendizagem. Analise as afirmativas a seguir e marque aquelas que estão CORRETAS.
(
F
)
Óleos, gorduras e ceras devem ser eliminados, para tornar a fibra mais hidrófoba.
(
V
)
É possível eliminar óleos, gorduras e ceras através de solventes orgânicos.
)
No cozinhamento, os óleos e gordura, quando aquecidos em solução de NaOH, sabões solúveis.
)
Sabões e detergentes podem ser utilizados como agentes tensoativos.
( (
V
68
(V)
Com a quebra da tensão superficial da água, é possível melhorar a penetração do banho no substrato.
69
AULA 8 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Emulsificação Por que estudar este assunto? Para analisar o processo de emulsificação e, assim, compreender o fenômeno da tensão superficial que interfere, significativamente, na hidrofilidade dos substratos. O que você pensa a respeito do uso de sabões e detergentes, para conseguir melhor penetração do banho no substrato? Será que são importantes? Como atuam? É provável que, em função de estudos anteriores ou da própria prática, você já conheça muita coisa acerca desse assunto. Mas, nada impede rever alguns pontos e, quem sabe, depois concluir que foram úteis e serviram para ampliar seus conhecimentos. Siga em frente, porque vale a pena!
O que preciso saber...
Emulsificação Emulsificação é o processo utilizado com muita freqüência na indústria têxtil e que consiste na retirada de impurezas de natureza orgânica ou inorgânica, de óleos e ceras mais resistentes à saponificação, através do uso de compostos tensoativos, como sabões e detergentes. O mecanismo de atuação dos sabões e detergentes pode ser explicado por fenômenos relacionados à tensão superficial. Na fi g. 22, os círculos representam as moléculas em um líquido contido num recipiente. Confira a seguir.
Fig. 22: Forças que atuam nas moléculas de um líquido. Ao observar essa fig.1, você pode verificar, também, que as moléculas no seio do líquido são atraídas igualmente em todas as direções pelas moléculas adjacentes; porém, as que se encontram na camada superficial (interface líquido-ar) não são
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atraídas igualmente em todas as direções, e as forças laterais criam um estado de tensão na superfície. Diante dessa constatação, podemos concluir que as moléculas de sabão e detergente são constituídas de uma parte hidrófila, ou seja, que tem afinidade com água (cabeça da molécula), e uma parte hidrófoba, sem afinidade com a água (cauda da molécula), sendo representadas da seguinte forma: CH3
CH2
(CH2)n
cauda hidrófoba
• •
• •
CH2
COONa
cabeça hidrófila
Portanto, os sabões e detergentes são compostos tensoativos, o que significa que: em solução, as moléculas não irão se distribuir uniformemente no solvente; ao contrário, tenderão a se concentrar na superfície; as caudas hidrófobas são repelidas pela água; as moléculas de sabão ou detergente procuram se arranjar com suas cabeças hidrófilas imersas na água e suas caudas hidrófobas fora da água; a interface água/ar é o único lugar possível para as moléculas de sabão ou detergente se arrumarem; na interface água/ar ocorre, então, redução da tensão superficial, causada pela tendência de as caudas hidrófobas se disporem para fora da água, criando uma força na direção oposta à componente vertical da força atuante nas moléculas, que se encontram na superfície do líquido, conforme visto na fig. 22. Os detergentes sintéticos mais usados comercialmente são os derivados sulfonados de hidrocarbonetos, de alta massa molecular, como, por exemplo, o dodecilbenzeno sulfonado.
O que ocorre na interface água/ar Veja, na fig. 23 a seguir, a redução da tensão superficial que acontece na interface água/ar.
Fig. 23: Representação idealizada da adsorção e orientação das moléculas de detergente na superfície da água.
71
É assim, seguindo esse mecanismo, que os sabões e detergentes tendem a diminuir a tensão superficial nas regiões de interface entre a água e o ar, ou entre a água e as substâncias oleosas, que veremos mais adiante. Quando a parte hidrófoba da molécula de sabão ou detergente é constituída de hidrocarbonetos de baixa massa molecular, a cabeça hidrófila pode puxar a cauda hidrófoba para dentro da água; mas, quando o número de átomos de carbono aumenta, isto já não se torna mais possível.
O número mínimo de átomos de carbono, necessário para que haja atividade superficial, é seis.
O que ocorre na interface óleo/água O óleo e a água irão sempre se separar em duas fases. Se for adicionado sabão ou detergente à mistura, a cauda hidrófoba ficará imersa no óleo, e a cabeça hidrófila ficará em contato com a água, conforme você pode observar na fig. 24 a seguir.
óleo
Fig. 24: Orientação das moléculas de um tensoativo na interface gota de óleo/água. A tensão superficial na interface óleo/água é elevada. No entanto, o óleo não forma gotas dispersas, ou em outras palavras, emulsifica, pois isso pode causar um aumento ainda maior na tensão superficial, gerando um estado de desequilíbrio. São exatamente os sabões e detergentes que reduzem esta tensão superficial. Eles também permitem que o óleo forme uma emulsão estável em água, o que, aliás, é fundamental para a remoção do óleo por cozinhamento. Como retirar as partículas de óleo das fibras A seqüência de microfotografias apresentada na fig. 25 mostra a distribuição de óleo sobre uma fibra, em soluções com concentrações cada vez maiores de um produto tensoativo. Confira!
72
Fig. 25: Seqüência de fotografias que mostra a retirada de gotículas de óleo da superfície da fibra. Nas fotos, podemos verificar que o óleo, na presença de um detergente, toma a forma de gotas esféricas, que, sem dúvida, são mais facilmente retiradas das fibras por meio de agitação. Existem dois fenômenos que concorrem para a remoção das partículas de óleo das fibras. Vejamos: • no primeiro, a camada de óleo absorve a parte hidrófoba das moléculas de sabão e detergente, ficando a cabeça hidrófila voltada para a fase aquosa; • no segundo, ocorre o alinhamento das moléculas de sabão ou detergente na superfície da fibra, mais uma vez, com a cauda hidrófoba voltada para a fibra e a cabeça hidrófila para a solução aquosa. Desta forma, as duas camadas hidrófilas atraem moléculas de água, que vão se interpor entre as gotas de óleo e a superfície da fibra, empurrando as primeiras, que se destacam. É importante salientar que as gotas de óleo dispersas irão adquirir uma carga negativa devido à migração dos íons de sódio da cabeça hidrófila. Tal fato acaba por ocasionar uma repulsão mútua entre as gotículas; e é exatamente essa repulsão que vai estabilizar a emulsão e prevenir a reposição de gotículas na superfície da fibra. Na camada de óleo, algumas part ículas sólidas de sujeira também ficam aderidas; mas, podem ser facilmente removidas com a emulsificação.
Praticando e aprendendo Laboratório é o lugar destinado ao estudo experimental. Lá, você já deve ter aprendido e praticado muito; mas sempre há uma novidade. Que tal realizar agora uma experiência, aplicando os assuntos estudados? Faça um teste de detergência, usando detergentes com e sem solvente.
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Primeira etapa: • pegue uma amostra de tecido alvejado e coloque graxa suja; • verifique a massa da amostra, após estar suja; • faça um banho com os detergentes a serem testados; • deixe as amostras no banho por 20 minutos a 80ºC. Segunda etapa: • avalie a diferença de eficiência entre detergentes com e sem solvente; • verifique a cor do banho, a diferença de massa, após secar as amostras, e a limpeza no tecido.
O que estudei A partir da análise do processo de emulsificação, vimos que a quebra da tensão superficial da água nos banhos de beneficiamentos é fundamental, para obter melhor penetração do banho no substrato. Tivemos, também, oportunidade para tratar de muitos outros pontos, igualmente importantes, tais como: os fenômenos envolvidos no mecanismo de atuação de sabões e detergentes; a atuação das caudas hidrófobas e das cabeças hidrófilas, bem como a sua força, através da seqüência de microfotografias apresentadas no texto; a diferença de polaridade entre compostos, determinando a necessidade de formação de uma emulsão e, conseqüentemente, de banhos homogêneos.
Como andam seus estudos? É sempre bom dar uma parada, a fim de avaliar a rotina: será que tenho alguma dúvida sobre os assuntos abordados neste tema ou não? Antes de responder à pergunta, faça a atividade sugerida a seguir. Entre as afirmativas a seguir, apenas duas estão CORRETAS. Identifique-as, marcando ao lado.
( ( (
) X
) )
(X)
Somente os sabões são responsáveis pela quebra da tensão superficial da água. As moléculas de detergentes e sabões são compostas pela cauda hidrófoba e cabeça hidrófila. Os hidrocarbonetos de baixa massa molecular formam a cabeça hidrófila. Os detergentes podem ser feitos com substâncias sintéticas.
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AULA 9 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Mercerização Por que estudar este assunto? Para analisar o processo da mercerização e, assim, compreender os fenômenos que nele ocorrem, causando alterações significativas nas propriedades físicas e químicas da fibra, bem como no rendimento dos beneficiamentos. Um tecido sedoso e brilhante é, com certeza, muito bonito. E toda essa beleza adquirida pela fibra de algodão deve-se, em grande parte, a um tipo de tratamento muito especial, ou seja, a mercerização. Vamos conhecê-lo?
O que preciso saber...
Introdução à Mercerização do Algodão Quando fios ou tecidos de algodão sob tensão recebem tratamento com base em uma solução concentrada de soda cáustica, mudanças importantes costumam ocorrer em suas propriedades, como, por exemplo, toque, estabilidade dimensional, aumento do brilho, do poder tintorial, da resistência assim como da absorção de substâncias. Para que você possa entender melhor o que acontece nesse processo, vamos apresentar algumas explicações sobre os tipos de ligação existentes entre as moléculas dos polímeros. Polímeros são moléculas constituídas de unidades químicas pequenas e simples, repetidas ao longo de sua cadeia. As moléculas que, ao reagirem, dão origem aos polímeros, são denominadas monômeros. E as unidades repetidas ao longo da cadeia chamam-se meros. A celulose, principal constituinte das fibras de algodão, é um polímero resultante da reação de polimerização das moléculas de glicose, que, na verdade, são os monômeros. Observe, na fig. 26 a seguir, como reagem elas.
75
Monômeno da glicose
Monômeno do mero
Fig. 26: Monômetro da glicose e mero. Ligações primárias e secundárias As ligações entre os meros, dentro das cadeias poliméricas, são do tipo co-valente e denominadas ligações primárias. Já as ligações entre as cadeias ou segmentos de uma mesma cadeia são do tipo Van der Waals ou pontes de hidrogênio, e denominadas de ligações secundárias. Na fig. 27, a seguir, você vai visualizar como ocorrem essas ligações. Confira.
Fig. 27: Esquema das ligações entre os meros de uma cadeia polimérica.
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Com base no esquema apresentado, torna-se mais fácil compreender os principais fatores que distinguem esses tipos de ligação. Vejamos! primárias ou covalentes: ligações fortes, caracterizadas pela elevada energia, pequena distância interatômica e ângulos constantes entre ligações sucessivas; secundárias de Van der Waals ou pontes de hidrogênio: mais difíceis de caracterizar, pois operam entre moléculas diferentes ou segmentos de uma mesma molécula, e não entre determinado par de átomos, como nas ligações primárias. Diante desses fatores, podemos, então, concluir que: – as ligações secundárias são bem mais fracas que as primárias; sua força aumenta com a presença de grupos polares e diminui com o aumento da distância entre as moléculas; – em geral, as ligações primárias governam a estabilidade térmica dos polímeros, e as ligações secundárias influenciam principalmente as suas propriedades físicas; – a fusão, dissolução, vaporização, adsorção, difusão, deformação e escoamento envolvem a formação e ruptura das ligações intermoleculares, o que permite às moléculas se moverem umas sobre as outras, ora se afastando, ora se aproximando. E você teria outras conclusões a apresentar com base nesse estudo introdutório ou mesmo em sua prática?
Teoria da Mercerização Vamos encontrar a origem da teoria da mercerização nas observações de John Mercer, criador do fenômeno da mercerização , feitas em 1844. Elas já sugeriam a idéia de uma possível combinação da celulose com a soda cáustica (NaOH), hipótese essa estudada posteriormente e que acabou permitindo a interpretação do fenômeno, que passaremos a analisar logo a seguir. Como ocorre o fenômeno A solução de NaOH penetra pelos capilares das fibras celulósicas e reage com os grupos hidroxila (OH) das últimas, rompendo as ligações por pontes de hidrogênio entre as cadeias e formando a alcalicelulose. Dependendo do número de ligações rompidas, podem-se obter mono, di e trialcalicelulose. Na mercerização, a ação do NaOH deve se limitar à destruição de algumas ligações por pontes de hidrogênio entre as cadeias celulósicas, pois a degradação de um número muito grande pode dar origem a elevado grau de dispersão dessas cadeias. Tal limitação é obtida por meio de lavagem com água, destinada a restabelecer outra vez as pontes de hidrogênio, porém em proporção menor que as existentes na celulose, antes de mercerizar. Observe, na fig. 28 a seguir, o tipo de reação que acontece.
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+
NaOH
→
C6H7O2
ONa OH OH
mono álcali celulose
C6H7O2
OH OH OH
+
2 NaOH
→
C6H7O2
ONa OH ONa
di álcali celulose
+
3 NaOH
→
C6H7O2
ONa ONa ONa
tri álcali celulose
Fig. 28: Reação de mercerização
Processo de Mercerização É realizado com soda cáustica na concentração de 26 a 30 Bé, e com a aplicação de tensão e temperatura de 18 a 20ºC. Também se costuma efetuar tal tipo de tratamento, sem aplicar tensão nos fios e tecidos; neste caso, o processo é chamado de alcalinização ou caustificação. Quando um fio de algodão é submetido a tratamento com soda cáustica concentrada, ele sofre um encolhimento. Esse fa to decorre de dois aspectos: – da reorientação das cadeias celulósicas nas fibras individuais, resultante do rompimento de algumas ligações por ponte de hidrogênio; – da reordenação das fibras nos fios. Se o tratamento for realizado sem tensão, as fibras e os fios irão encolher livremente; porém, se o fio ou o tecido estiverem submetidos à tensão, o encolhimento poderá ser minimizado ou até evitado, dependendo da tensão. Na fig. 29, você vai encontrar o gráfico de contração de um fio de algodão em função da concentração da soda cáustica. Procure interpretá-lo.
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Fig. 29: Gráfico da contração de fios de algodão em função da concentração de soda cáustica. Nesse gráfico, podemos observar que a contração máxima ocorre entre 26 e 30 Bé, o que corresponde ao grau de mercerização mais elevado. Tais mudanças na estrutura molecular das fibras e a reordenação das fibras nos fios produzem modificações importantes nas propriedades dos fios e tecidos. O que ocorre com os fios e tecidos A temperatura, assim como a concentração de soda cáustica e a aplicação de tensão, tem uma influência fundamental no processo de mercerização, de tal forma que a contração diminui, quando há aumento de temperatura. Sua influência pode ser constatada na fig. 30, a seguir.
Fig. 30: Gráfico da contração dos fios de algodão tratados a 30 Bé, em função da temperatura do processo
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Observe, no gráfico apresentado, que se encontra plotada a contração de fios tratados com soda cáustica a 30 Bé em mm de contração/metro contra a temperatura. Você pode notar, ainda, que, quanto menor a temperatura do tratamento, maior a contração e, conseqüentemente, também maior o efeito de mercerização. Nos processos industriais, o trabalho costuma ser realizado na faixa de 18 a 20ºC. Embora as temperaturas inferiores a 18ºC melhorem o aspecto do material mercerizado, o custo para resfriar a solução é elevado, e o processo torna-se antieconômico, se realizado em temperaturas mais baixas.
Normalmente, também se adota um agente umectante no processo de mercerização. Sua finalidade é a de facilitar a penetração da solução de hidróxido de sódio no tecido. Esse agente costuma ser usado na concentração de 10 a 30g/l, devendo, ainda, possuir elevada estabilidade em soluções alcalinas concentradas. O tempo de contato da soda com a fibra, deve ser o necessário para que haja impregnação total do álcali e sua difusão em todos os pontos da fibra tanto na superfície como no núcleo. Nos processos industriais, os tempos de contato das fibras com a soda variam de 15 a 60 segundos.
Algodão Mercerizado Ao ser tratado com uma solução de NaOH concentrada, o algodão sofre importantes modificações em suas propriedades. As principais serão estudadas a seguir.
Fig. 31: Algodão não mercerizado.
Fig. 32: Algodão mercerizado.
Influência do tratamento alcalino sobre o brilho A mercerização efetuada em fios e tecidos de algodão tem por finalidade principal aumentar o brilho dos materiais, dando aos produtos confeccionados um aspecto semelhante ao dos confeccionados com seda. Conforme vimos anteriormente, quando as fibras de algodão são tratadas com uma solução de NaOH, variando de 26 a 30 Bé e seguida de lavagem com água, há o
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rompimento de algumas ligações por pontes de hidrogênio entre as cadeias celulósicas, o que faz com que haja o inchamento das fibras, aumentando seu diâmetro e, ao mesmo tempo provocando um encolhimento longitudinal. Se o tratamento for realizado sob tensão, as fibras terão o encolhimento restringido, ao passo que, se não houver aplicação de tensão, elas encolherão livremente. A fibra de algodão não-mercerizado apresenta a seção transversal com formato semelhante ao de um caroço de feijão, com um lúmen bastante acentuado e, longitudinalmente, uma série de torções. Para visualizar melhor o formato do qual estamos tratando, observe a fig. 33 a seguir.
Fig. 33: Alteração da fibra de algodão no tratamento com NaOH. Nessa figura, você pode observar que, quando mercerizado, o algodão sofre mudanças tanto na seção reta, que toma uma forma mais circular com a diminuição do lúmen, quanto longitudinalmente, com o desaparecimento das torções. O brilho natural das fibras de algodão é determinado principalmente pela forma de sua seção transversal. E, quanto maior for a tendência do algodão à forma circular, maior também será o brilho. No processo de alcalinização (sem tensão), o encolhimento da fibra não permite obter uma boa uniformidade no seu diâmetro. Por isso mesmo, o brilho conseguido acaba sendo inferior ao observado na mercerização, em que a aplica ão da tensão favorece a obten ão de uma forma mais circular.
Influência do tratamento alcalino na absorção e poder tintorial O tratamento do algodão com NaOH também produz um forte inchamento nas fibras, modificando suas estruturas. Essa modificação manifesta-se por maior acessibilidade das fibras aos corantes e demais substâncias usadas nos beneficiamentos subseqüentes, devido ao aumento dos espaços livres disponíveis para a difusão destes produtos.
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São duas as conseqüências importantes de tal inchamento: – aumento na velocidade de difusão das substâncias utilizadas; – aumento na reatividade das fibras, o que também contribui para elevar a absorção das substâncias por elas. O aumento do poder tintorial explica-se pelo fato de a alcalicelulose formada gerar maior ionicidade à fibra e aumento de sua substantividade.
Nesse caso, a mercerização ocasiona menor absorção de substâncias, se comparada à alcalinização, isso porque, com a tensão, ocorre maior orientação das cadeias celulósicas nas fibras, o que diminui os espaços disponíveis para a difusão das substâncias. Na tabela a seguir, você vai encontrar os percentuais do corante benzopurpurina absorvidos nas fibras de algodão com e sem tensão bem como não-tratadas. Confira! Algodão
% de benzopurpurina absorvida
Não-mercerizado
1,52
Mercerizado com tensão
2,88
Alcalinização sem tensão
3,47
Com base nos dados apresentados na tabela anterior, podemos concluir que as fibras tratadas sem tensão absorvem mais corantes que as tratadas com tensão, as quais absorvem mais corantes que as fibras não-mercerizadas. Será que você, refletindo sobre sua experiência de trabalho, teria outros dados importantes a acrescentar à nossa conclusão, especialmente no que diz respeito à absorção das fibras tratadas com e sem tensão?
Influência do tratamento alcalino sobre as propriedades mecânicas Vimos, anteriormente, que o tratamento do algodão com soda cáustica produz modificação na orientação das cadeias celulósicas das fibras de algodão. Agora, vamos abordar esse ponto com mais detalhes. O rompimento de algumas ligações por ponte de hidrogênio proporciona maior mobilidade das cadeias e, dessa forma, elas adquirem também maior liberdade para deslizar umas sobre as outras, dispondo-se paralelamente. Com isso, há um aumento no grau de orientação de tais cadeias, o que acaba repercutindo nas propriedades mecânicas, notadamente na estabilidade dimensional e na resistência. Esta última se eleva com o aumento do grau de orientação das cadeias de celulose. No caso da estabilidade dimensional, a dissolução e a nova formação de pontes de hidrogênio dão à fibra nova estrutura dentro do material têxtil.
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O tratamento com tensão, isto é, a mercerização, produz aumento mais pronunciado na resistência que o tratamento sem tensão, ou seja, a al calinização, isso porque a aplicação de tensão diminui o encolhimento das fibras, favorecendo maior paralelização das cadeias celulósicas; o que não ocorre no tratamento sem tensão, em que o encolhimento é livre, e a paralelização das fibras acaba prejudicada. Na tabela a seguir, você vai encontrar dados importantes que comprovam a influência da tensão durante o tratamento alcalino e a força necessária para romper fios de algodão (resistência à tração). Considere, na análise dessas informações, que o tratamento foi realizado a 20ºC com concentração de soda cáustica de 30 Bé. Alongamento longitudinal do fio durante o tratamento (%)
Força para romper o fio
Sem alongamento
13,0
+2
19,0
+4
19,3
Com base nos dados dessa tabela, o que podemos, então, constatar? Pelo menos um fato que, por sua importância, não podemos deixar de destacar: houve aumento da força necessária para romper o fio, quando da aplicação de tensão durante o tratamento com soda cáustica.
Processo de Mercerização Podemos tratar todas as fibras celulósicas com soda cáustica, utilizando as técnicas a seguir apresentadas. Alternativas para o tratamento: em fibras: feito sem tensão, e as fibras, depois de caustificadas, são fiadas; em fios: mercerização feita em meadas, mechas e em rolos de urdimento; em tecidos (plano ou malha): pode ser feito tanto sem quanto com tensão. No primeiro caso, obtém-se a caustificação e, no segundo, a mercerização.
É importante destacar que o tratamento em fibras só é realizado para fins de estudo, não apresentando interesse do ponto de vista comercial.
No tratamento em tecidos, o processo com tensão é o mais utilizado. Máquinas com cilindros (rolos) e com correias (ramas) são os equipamentos empregados
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Princípio básico Todos os casos descritos obedecem a um princípio comum, essencial à mercerização e que consiste em impregnar o artigo a ser tratado com soda cáustica na concentração desejada, normalmente junto a um umectante apropriado, cujas características apresentamos a seguir: – poder de umectação eficaz a pH bastante alcalino, mesmo em zonas de difícil acesso; – facilidade de ser eliminado na lavagem; – inexistência de afinidade com a fibra; – facilidade de dissolução; – propriedade de não formar espuma; – conservação de sua eficiência por longo período. Apesar de haver um princípio básico, cada caso tem sua especificidade. Na caustificação, por exemplo, deixa-se reagir pelo tempo necessário e, em seguida, lavase e neutraliza-se. Já, na mercerização, a tensão é aplicada, para que o tecido não encolha; deixa-se pelo tempo necessário, a fim de que haja a reação e, em seguida, faz-se a estabilização, que consiste em lavar o artigo até abaixo da graduação de 7 Bé de soda cáustica. Depois, a tensão é afrouxada e, logo a seguir, são feitas a lavagem e a neutralização, essa última, se necessário. Para visualizar melhor como ocorre a alteração da fibra, observe atentamente a fig. 34 abaixo. Absorção da lixívia
Lavagem e Neutralização
Fig. 34: A alteração da fibra no processo (vista transversal).
Praticando e aprendendo É hora de aplicar os assuntos estudados. Que tal realizar uma experiência? Mercerize um substrato com e sem tensão: em cru, desengomado, cozinhado e alvejado. Depois, avalie o resultado obtido e identifique as possíveis alterações das características básicas do processo.
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O que estudei Analisamos o processo de mercerização para melhor compreender os fenômenos que nele ocorrem. Entre os principais pontos abordados, podemos destacar: a soda cáustica, em concentração superior à do cozinhamento, e um umectante específico constituem a base do processo; a soda cáustica tem a propriedade de modificar a estrutura física e química da fibra, formando a alcalicelulose; a alteração física produz inchamento com posterior contração, transformando o aspecto da fibra, ou seja, de início semelhante a um caroço de algodão, depois sob uma forma mais arredondada, o que permite alcançar um toque diferenciado, a definição da sua estabilidade dimensional, mais brilho, maior resistência e bem como maior poder tintorial, além de hidrofilidade.
Como andam seus estudos? Já parou para pensar a respeito de suas certezas e de sua dúvidas quanto aos assuntos abordados nesse tema? Então, chegou a hora. Reflita sobre as afirmativas apresentadas a seguir e assinale somente as CORRETAS.
(
)
A mercerização faz com que as fibras celulósicas tenham alterações físicas significativas.
(
)
(
)
Quanto maior a concentração da soda, maior também o grau de mercerização. A substituição dos íons Na+ não deve ser total, pois isso acarretar a degradação da fibra.
(
)
X
(X )
A mercerização pode acontecer nos substratos com ou sem tensão. O brilho na mercerização relaciona-se à forma arredondada que a fibra adquire.
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Glossário Monômero: molécula, de massa molecular geralmente pequena, capaz de ligar-se a outras da mesma espécie, constituindo longas cadeias que formam um polímero. Polimerização: processo em que duas ou mais moléculas de uma mesma substância, ou dois ou mais agrupamentos atômicos idênticos se reúnem, para formar uma estrutura de peso molecular múltiplo do das unidades iniciais e, em geral, elevado.
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AULA 10 Introdução ao Estudo dos Beneficiamentos Primários Beneficiamentos a Úmido: Alvejamento Por que estudar este assunto? Para analisar as etapas do processo de alvejamento bem como a ação dos agentes oxidantes nele utilizados, aos quais deve se submeter o material têxtil de algodão, a fim de conferir-lhe cor branca ou dando-lhe condições de tingimento, principalmente tonalidade pastel. Nos textos anteriores, fizemos várias referências às impurezas nas fibras de algodão, e, nesta aula, o assunto vai continuar, porque também é necessário compreender o mecanismo da eliminação dos pigmentos orgânicos. Você sabe o que eles provocam no material têxtil? Estudando os textos que se seguem, você vai ter essa resposta e descobrir, ainda, muitas outras coisas importantes acerca do assunto. Siga em frente!
O que preciso saber...
Agentes Oxidantes Além das ceras, gorduras e óleos nas fibras de algodão, existem outras impurezas, compostas por pigmentos orgânicos coloridas, que dão aos materiais têxteis um aspecto amarelado. Tais impurezas não são eliminadas adequadamente nos processos que já estudamos, isto é, desengomagem, cozinhamento e mercerização. Por essa razão, sempre que desejamos obter um material têxtil de algodão na cor branca ou tinto com tonalidade pastel, é preciso realizar um outro tipo de beneficiamento denominado alvejamento. Nesse processo, devemos usar agentes oxidantes fortes, substâncias que oxidam os pigmentos coloridos, degradando-os e retirando-os das fibras de algodão, conforme veremos daqui para diante. Como atuam os agentes oxidantes sobre as cadeias celulósicas Os agentes oxidantes reagem com a celulose, formando grupos carbonila (cetônico e aldeídico) e carboxílicos, causando degradação das cadeias celulósicas e,
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conseqüentemente, reduzindo a resistência das fibras. Observe, na fig. 35, a ação desses grupamentos.
Grupamento cetônico
Grupamento aldeídico
Grupamento carboxílico
Fig. 35: Grupamentos cetônico, aldeídico e carboxílico. Na verdade, as estruturas mostradas na fig. 35 representam três das possíveis formas de ataque, originando carbonilas cetônicas, carbonilas aldeídicas e ca rboxilas. Devemos considerar, ainda, que o ataque dos agentes oxidantes pode levar à ruptura dos anéis nas unidades glicosídicas, o que se refletirá nas propriedades mecânicas das fibras celulósicas. Para realizar o alvejamento das fibras celulósicas, costuma-se empregar dois tipos de solução oxidante, cuja composição apresentamos a seguir: – soluções aquosas de compostos que contêm cloro em sua constituição, entre as quais podemos citar o ácido hipocloroso, hipocloritos, cloritos, etc.; – soluções aquosas de compostos oxidantes que não contêm cloro em suas moléculas, representadas principalmente pelos peróxidos, permanganatos, perboratos, ozônio, ácido peracético, etc.
O hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogênio, sobre os quais trataremos logo adiante, são os compostos mais usados no alvejamento do algodão.
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Alvejamento com Hipoclorito de Sódio – NaOCl O alvejamento dos artigos de algodão com soluções de hipoclorito de sódio (NaOCl) é normalmente executado à temperatura ambiente e com concentração de cloro ativo no banho entre 0,5 e 3,0g/l. O cloro ativo refere-se ao cloro que pode ser liberado no banho pela decomposição do hipoclorito. Podemos estimar o conteúdo de cloro ativo numa solução de hipoclorito através de uma titulação indireta, usando como titulante o tiossulfato de sódio (Na 2S2O3). Nesse método, é preciso adicionar iodeto de potássio (KI) em excesso à solução de hipoclorito, juntamente com ácido acético, para acidular o meio, de modo a reduzir o hipoclorito, de acordo com as seguintes reações:
ClO–
+
2 I–
→
2 H+
+
I2
2 e–
+
2 e–
(1)
Cl–
→
+
(2)
H2O
Você pode observar, nas referidas reações, que o iodo (I 2) liberado é proporcional à quantidade de cloro ativo (reduzido) e titulado com solução de Na 2S2O3 através do uso de amido. A finalidade do amido é a de visualizar o ponto de viragem, que acontece quando a coloração azul resultante do complexo formado pelo I 2 com o amido desaparece, indicando que todo o I 2 foi reduzido a I –, de acordo com as reações a seguir: I2 S2O3–2
+
3 H2O
2e–
+
2 SO3–2
→
2I–
→
(3) 6 H+
+
+
4 e–
(4)
Reações envolvidas no processo Continue acompanhando as reações que ocorrem. Hidrólise do NaOCl O hipoclorito de sódio, em meio aquoso, decompõe-se, originando o ácido hipocloroso e hidróxido de sódio: •
NaOCl
+
H2O
↔
HClO
+
NaOH
(5)
O ácido hipocloroso é um agente oxidante fortíssimo, que se decompõe originando ácido clorídrico e liberando oxigênio: 2 HClO
→
2 HCl
+
O2
(6)
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Nessa reação, o cloro reduz -se de Cl +1 (do HClO) a Cl –1 (do HCl) e, conseqüentemente, oxida os pigmentos orgânicos coloridos das fibras de algodão. Em seguida, o ácido clorídrico reage com o hidróxido de sódio, produzindo cloreto de sódio e água: HCl
+
NaOH
→
NaCl
+
H 2O
(7)
Com a decomposição do HClO e a reação do NaOH com o HCl, há a tendência de uma rápida decomposição do NaOCl pelo deslocamento súbito do equilíbrio da reação (5) para a direita, e, com isso, a solução perde rapidamente o seu poder oxidante. Para evitar tal inconveniente, é necessário deter a hidrólise mediante a adição de hidróxidos que regulem a reação (5), de forma a liberar o HClO lenta e gradualmente. Ação dos ácidos Os ácidos fortes, tais como o H 2SO4 e o HCl, podem liberar ácido hipocloroso (HClO) ou cloro (Cl 2) de uma solução de hipoclorito de sódio, dependendo da quantidade adicionada. Quando se usam pequenas quantidades de ácidos fortes, o principal produto liberado é o ácido hipocloroso: •
NaClO
+
HCl
↔
NaCl
+
HClO
(8)
Quando se adiciona mais ácido do que o necessário, o ácido hipocloroso decompõe-se: 2 HClO
+
2 HCl
→
2 H2O
+
Cl2
(9)
A reação (8) tem extraordinária importância na etapa de alvejamento industrial, porque o ácido hipocloroso formado irá se decompor segundo a reação (6), oxidando as substâncias coloridas das fibras de algodão. No entanto, a reação (9) deve ser evitada, pois o Cl 2 formado não atua tão rapidamente e se perde na atmosfera. Além disso, o cloro é altamente tóxico e ataca os equipamentos usados no alvejamento. A ação do dióxido de carbono, presente na atmosfera, é prejudicial ao processo de alvejamento com hipoclorito, já que ele reage com o NaOH formado na reação (5), deslocando o equilíbrio da reação para a direita e, conseqüentemente, aumentando a velocidade de desproporcionamento do NaClO. Ação dos álcalis A ação dos álcalis sobre o hipoclorito de sódio é exatamente oposta à ação dos ácidos, ou seja, as bases deslocam o equilíbrio da reação (5) para a esquerda e, consequentemente, retardam ou anulam a decomposição do hipoclorito. •
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Efeito do pH no alvejamento com hipoclorito Em concentrações normalmente usadas no alvejamento, as soluções de hipoclorito novas têm pH que oscila entre 9,5 e 10,5. No entanto, quando estas soluções entram em contato com material celulósico, há uma queda súbita no pH durante os primeiros 15 minutos. Alguns estudos revelam que a velocidade de formação de oxicelulose em materiais celulósicos é fortemente dependente do pH da solução alvejante. A fig. 36 mostra o gráfico da fluidez de fibras de algodão dissolvidas em soluções de cuproetilenodiamino, de NaOCl (3,0g/l de cloro ativo) contra o pH de soluções de hipoclorito, após cinco horas de tratamento. Vamos, juntos, analisá-lo?
Fig. 36: Gráfico da fluidez. Podemos notar, pelo gráfico, que a maior fluidez ocorre em torno do pH 7,0; já nas faixas ácidas e básicas, a fluidez é pequena. Esse fato ilustra claramente que a formação de oxicelulose se dá principalmente na faixa neutra, pois é aí que ocorre a maior degradação das cadeias celulósicas, o que se reflete na sua maior fluidez. Por essas razões, nos banhos de alvejamento com hipoclorito, devemos trabalhar com pH entre 4 e 5 ou entre 9 e 10, evitando, assim, a maior taxa de degradação na região neutra. No entanto, na faixa ácida, há o risco de formação do gás Cl 2, tóxico e corrosivo, conforme pudemos visualizar na reação (9). Assim, nos banhos de alvejamento com NaClO, devemos sempre trabalhar na faixa de pH entre 9 e 11, em que o hipoclorito é mais estável. Para manter este pH, normalmente se faz uso de tampões, como Na2CO3, Na3PO4, etc.
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Influência da concentração e temperatura No que diz respeito à concentração, normalmente são usadas soluções diluídas de NaClO (0,5 a 3,0g/l de cloro ativo), porque, do ponto de vista técnico, foi constatado que, em concentrações mais elevadas, há diminuição da estabilidade do banho. A velocidade de alvejamento é independente, porém dentro de certos limites de concentração, e o desgaste das fibras é mais acentuado em concentrações elevadas, devido ao perigo de formação de oxicelulose. Quanto à temperatura, também já está comprovado que ela influi para aumentar a velocidade de alvejamento. Porém, é preciso ter cautela, pois, se aumentarmos a temperatura, haverá o risco de se formar rapidamente a oxicelulose. Por isso, costuma-se trabalhar à temperatura ambiente. Processos utilizados no alvejamento com NaOCl Vimos, anteriormente, que o alvejamento com hipoclorito é normalmente realizado à temperatura ambiente, com uma concentração de cloro ativo de 0,5 a 3,0g/l. Mas, além dessa concentração, também são utilizados um detergente, para melhorar a umectação das fibras (2 g/l) e, ainda, um tampão, para regular o pH da solução alvejante, mantendo-o entre 9 e 10. Pode-se usar, como tampão, o carbonato de sódio (5g/l). Vejamos, a seguir, os principais processos adotados: – antes do alvejamento, o material cozinhado deve ser bem lavado e espremido, para livrá-lo do excesso de umidade, o que pode diluir o banho alvejante; – o material em forma de fios pode ser processado em autoclaves; –
o material em forma de tecido pode ser alvejado de forma contínua em sistemas contínuos, semicontínuos ou ainda em batelada.
Quando utilizamos o processo em batelada, é preciso adotar os procedimentos indicados a seguir. FAÇA ASSIM
COM BANHO ESTÁTICO Coloque o tecido, em forma de fralda, no interior de tanques de repouso, após ser impregnado com a solução alvejante. Esses tanques têm um fundo falso, por onde é recolhida a solução alvejante que escoa do tecido para uso posterior; Mantenha o material nos tanques de repouso, até que o alvejamento esteja completo. COM CIRCULAÇÃO DO BANHO Direcione a bomba situada no reservatório da solução que escoa do tecido para pratos perfurados, localizados acima do tecido, e que distribuem a solução uniformemente sobre o material;
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À medida que o tecido é introduzido, faça simultaneamente a inserção da solução alvejante; Somente quando o tanque se encontrar cheio, inicie a circulação do banho; Mantenha a circulação do banho por um período de uma ou duas horas.
Além desses procedimentos, existem outros tratamentos em seqüência que devemos aplicar tanto no processo em batelada quanto no contínuo, após o tecido ser alvejado. Conheça essas etapas e lembre-se de que devem ser adotadas de acordo com a ordem a seguir apresentada. FAÇA ASSIM
Lavagem empregando água em temperatura ambiente. Pode ser feita no equipamento em que for realizado o processo de alvejamento ou em outras máquinas.
Neutralização com ácido, para eliminar a alcalinização residual e decompor o hipoclorito de sódio que porventura ainda esteja nas fibras. Lavagem para eliminar o ácido utilizado na n eutralização. Tratamento anticloro usando bissulfito de sódio ou tiossulfato de sódio. Lavagem e enxágüe, para eliminar os resíduos decompostos dos agentes anticloro, deixando o material em condições de ser tingido ou seco.
Alvejamento com peróxido de hidrogênio (H 2O2) Esse tipo de alvejamento do algodão tem sido muito utilizado na indústria têxtil, em função de seus benefícios técnicos e custos. As soluções comerciais de peróxido de hidrogênio têm concentração de 130 ou 200 volumes, que correspondem a 35 e 50% p/p, respectivamente. Tais soluções decompõem-se, liberando energia de acordo com a seguinte reação: H2O2
→
H2O
+
1/2 O2
∆H = – 30kcal/mol
É importante salientar que as soluções alcalinas de H 2O2 se decompõem mais facilmente que as soluções ácidas (em pH < 3,0, as soluções de H 2O2 têm elevada estabilidade). A faixa de pH em que as soluções de H 2O2 são menos estáveis situa-se em 11,5 para cima. Nesta faixa de pH, a maioria das moléculas de H 2O2 dissocia-se, liberando o íon peridroxila HO 2 –. Certos metais pesados, tais como platina e ferro, agem como catalisadores na decomposição do H 2O2, promovendo súbita liberação de íons HO2– no banho de alvejamento.
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Mecanismo do alvejamento com H 2O2 É ainda desconhecido o mecanismo pelo qual os pigmentos orgânicos coloridos são eliminados das fibras de algodão pela ação do peróxido de hidrogênio. Mas, existem hipóteses que demonstram as reações; duas delas encontram-se apresentadas a seguir. Vamos, juntos, analisá-las? H2O2 H2O2
→ →
H+
+
2 H2 O
HO2– +
O2
(10) (11)
Na reação de formação de oxigênio (11), é pouco provável que haja contribuição para o alvejamento; a outra reação, que envolve o íon peridroxila, é a responsável pela eliminação das substâncias coloridas das fibras de algodão. A exemplo do que ocorre na maioria dos processos de alvejamento, nesse mecanismo que estamos analisando também são dois os fatores que atuam, de forma decisiva, na velocidade de decomposição do H 2O2: pH e temperatura. Influência do pH no alvejamento com H 2O2 Conforme vimos anteriormente, quando se aumenta o pH, também se torna maior a velocidade de decomposição do peróxido, ocorrendo, assim, a liberação dos íons HO 2 – . Provavelmente, são esses últimos os responsáveis pelo alvejamento. Nos processos industriais, costuma-se manter o pH das soluções de alvejamento entre 10,5 e 11,5, utilizando, para isso, NaOH.
Influência da temperatura no alvejamento com H 2O2 O aumento da temperatura causa também aumento na velocidade de decomposição do H2O2. Você pode observar esse tipo de influência na fig. 37. Para analisá-la, considere que, no gráfico apresentado, encontra-se plotada a concentração de H2O2 em volumes de O2 /l no banho de alvejamento, em função do tempo.
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Fig. 37: Influência da temperatura na decomposição do H 2O2. Com base em nossa análise sobre o gráfico, podemos, então, verificar que quanto maior a temperatura, menor a concentração de H 2O2 no banho de alvejamento num dado tempo. Nos processos industriais, costuma-se manter o pH das soluções de alvejamento entre 10,5 e 11,5, utilizando, para isso, NaOH.
Decomposição do peróxido em presença de metais A decomposição do peróxido de hidrogênio por metais pesados pode ser catalisada pelo contato do H2O2 com metais pesados sólidos, contidos no material têxtil, ou íons metálicos em solução. Nos materiais celulósicos, a presença de metais, como, por exemplo, o ferro, pode causar um ataque vigoroso aos demais materiais, especialmente quando os primeiros (celulósicos) entram em contato com soluções de H 2O2. Se os metais estiverem concentrados em determinados pontos do tecido, a degradação do peróxido catalisado pelos metais poderá ser tão forte que, em alguns casos, levará formação de furos no tecido, notadamente nos pontos de maior concentração, devido à grande quantidade de energia liberada. No entanto, esse tipo de problema, pode ser evitado ou minimizado através dos seguintes procedimentos: – tratar o tecido com solução diluída de ácido antes do alvejamento; – tratar a água de abastecimento com EDTA, ou passá-la por colunas que contenham resinas trocadoras de cátions.
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Formação de oxicelulose nos processos de alvejamento com H 2O2 O peróxido de hidrogênio é um agente de alvejamento mais moderado que o hipoclorito de sódio, pois, diferentemente do último, com ele é possível tratar materiais celulósicos com o H2O2 em temperaturas próximas à ebulição da água, sem causar degradação apreciável nos materiais têxteis de algodão. Os danos em artigos de algodão irão ocorrer, quando condições severas de pH e temperatura forem usadas. Portanto, quanto maior for a liberação de O 2 no banho de alvejamento, maior será também a quantidade de O 2 absorvida pelas fibras de algodão e, consequentemente, maior será a degradação das fibras pela formação da oxicelulose. A fig. 38, contém um gráfico que mostra a fluidez (inverso da viscosidade) das fibras de algodão com diferentes graus de absorção de O 2, dissolvidas em cuproetilenodiamina, em função da quantidade de H 2O2 absorvido em gramas de H 2O2 por 100 gramas de algodão. Vamos, juntos, analisá-lo.
Fig. 38: Relação gramas de H2O2 /100g algodão. Nesse gráfico, podemos constatar claramente que, quanto maior for a quantidade de oxigênio absorvido, maior será a fluidez, o que significa maior degradação das fibras, devido à formação de oxicelulose. Assim, as condições de pH e temperatura devem ser controladas, a fim de evitar degradação excessiva das fibras. Processos usados no alvejamento com H 2O2 Além do peróxido de hidrogênio, normalmente são utilizados outros componentes nos processos de alvejamento com H 2O2. Vejamos a sua descrição: hidróxido de sódio: tem por finalidades elevar o pH do banho, para desestabilizar o H2O2, e aumentar a velocidade de liberação dos íons HO 2; silicato de sódio: trata-se de um estabilizador que, conjuntamente com o cloreto ou sulfato de magnésio, desativa os metais pesados ou respectivos íons, porventura presentes no banho de alvejamento, e que possam causar liberação muito rápida dos íons HO2 –, tornando o alvejamento não-homogêneo; umectante: tem a função de aumentar a hidrofilidade das fibras. Vamos apresentar, a seguir, uma receita que você pode usar com facilidade, para
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realizar o alvejamento por esgotamento, com relação de banho variando de 1:10 a 1:20. Não deixe de aplicá-la na prática e avaliar os resultados obtidos! Silicato de sódio
7,0g/l
Sulfato ou cloreto de magnésio
0,06g/l
Umectante
2,0g/l
Hidróxido de sódio
0,5g/l
Peróxido de hidrogênio
3,0 vol/l
Ainda no que diz respeito às operações de alvejamento, costumam ser classificadas em dois grandes grupos, conforme veremos a seguir: A) as que empregam um sistema de alvejamento mediante contato permanente do material têxtil com a solução de peróxido, e que geralmente conduzem a processos em partidas ou intermitentes; B) as que baseiam seu sistema de alvejamento na impregnação do material na solução de peróxido, submetendo o artigo impregnado e fora do contato com a solução de alvejamento a vaporização, na qual se efetua o verdadeiro alvejamento. Tal procedimento consiste na técnica de alvejamento contínuo. Esses sistemas, aos quais estamos nos referindo, serão tratados, de forma mais detalhada, nos itens subseqüentes. Confira!
Alvejamento em Sistemas Descontínuos Pode ser aplicado em: – fios em bobinas, através de autoclave; – tecidos, tanto em corda, utilizando autoclaves e barcas, quanto em aberto, com o uso de jiggers . Nesses casos, o tecido permanece em contato com a solução alvejante durante todo o tempo de processamento e, uma vez conseguido o branqueamento desejado, pode-se recuperar a solução de H 2O2 utilizada, reforçando-a para um alvejamento subseqüente. Terminado o processo, lava-se o tecido com água quente e depois com água fria. Dependendo do material usado e do grau de brancura requerido, podemos realizar o processo de três formas: – alvejamento antes do cozinhamento; – alvejamento e cozinhamento simultâneos; – alvejamento após o cozinhamento. A opção por alguma das citadas formas de alvejamento depende do fluxograma pré-elaborado pela empresa, da velocidade do processo e do destino do tecido.
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Alvejamento em Sistemas Contínuos Nesse caso, também é possível realizar apenas um alvejamento ou um alvejamento junto com o cozinhamento. Princípio básico e funcionamento Tais sistemas trabalham com o seguinte princípio: submeter o material impregnado na solução de alvejamento ou alvejamento/cozinhamento à vaporização e, posteriormente, à lavagem, quando são retiradas as impurezas degradadas no processo. Os processos de alvejamento/cozinhamento por vaporização podem ser realizados de duas formas: mediante um ciclo completamente contínuo e um ciclo semicontínuo. O primeiro sistema normalmente é conduzido em caixas J, e o segundo, em pad-roll . Para realizá-los, você deve adotar os procedimentos indicados a seguir. FAÇA ASSIM
ALVEJAMENTO / COZINHAMENTO EM CAIXA J Primeiramente, lave e esprema o tecido em corda, para retirar a umidade, de forma a não diluir a solução alvejante; A seguir, passe o tecido por um saturador, que contenha a solução de alvejamento/cozinhamento, fazendo com que seja outra vez espremido por um par de rolos, de modo a obter um grau de retenção de 100%; depois, passe o tecido pela caixa J, onde vai receber vapor a 100ºC, Dermanecendo por uma hora no interior do equipamento; Ao sair da caixa J, lave e esprema o material, de modo a alcançar um grau de retenção de 80%. ALVEJAMENTO / COZINHAMENTO COM SISTEMA PAD-ROLL submeta o tecido em aberto à impregnação com a solução seguida de espremedura, deixando-o com grau de retenção de 80 a 100%; depois, faça a vaporização a 100ºC, deixando o tecido armazenado dentro da câmara de vaporização por um período de uma a três horas, e na temperatura de 80 a 90ºC, para evitar que perca ou ganhe umidade; finalmente, faça uma lavagem a quente e a frio.
Alvejamento Ótico Talvez você já conheça o significado dos brancos óticos. Mas, pela importância que tal conhecimento tem para o entendimento desse processo que vamos analisar, consideramos oportuno iniciar nosso estudo pela explicação desse termo. Confira seus conhecimentos!
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Brancos óticos são substâncias incolores ou ligeiramente coloridas que absorvem fortemente energia na região ultravioleta próxima e transformam essa energia em luz visível sob a forma de raios azul-esverdeados ou azul-violáceos. A emissão dessa luz constitui a fluorescência, portanto os brancos óticos são produtos fluorescentes. São esses agentes que corrigem o desequilíbrio espectral do tecido amarelado, aumentando a reflexão nas regiões azul e violeta, que se encontram abaixo daquela do amarelo. Podemos dizer que o branco ótico é uma espécie de corante incolor específico para cada classe de fibras (algodão, poliéster, etc.), e que se fixa da mesma maneira que um corante, para aquela fibra. Para cada parte do algodão, existem diversos brancos óticos que se fixam na fibra como corantes diretos. As quantidades típicas, aplicadas em processos descontínuos e contínuos, variam tanto em função da concentração da substância comercial quanto do grau de branco desejado. Eles também podem ser aplicados conjuntamente com outros processos, bastando, para tanto, que haja compatibilidade entre os produtos componentes da receita. Como fazer uma escolha correta A seleção do branco ótico deve ser orientada pelos seguintes critérios: – tipo de processo (contínuo ou descontínuo); – compatibilidade com outros agentes de beneficiamento (amaciantes, resinas, agentes oxidantes e redutores, etc.); – sensibilidade a agentes auxiliares e/ou contaminações (água dura, catalisadores, etc.); – características de solidez em função da aplicação final. Antes de decidir sobre o uso de branco ótico, consulte os catálogos dos fabricantes desse tipo de produto. Neles, você vai encontrar informações precisas e que podem ajudá-lo a fazer uma escolha correta.
Praticando e aprendendo Que tal aplicar os conteúdos estudados, realizando uma experiência? Nossa sugestão é a seguinte: 1. Faça o alvejamento com peróxido de hidrogênio e hipoclorito de sódio com receitas-padrão.
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2. Após a realização do processo, avalie os seguintes aspectos: grau de brancura; hidrofilidade e resistência.
O que estudei As etapas do processo de alvejamento bem como a ação dos agentes oxidantes foram os principais assuntos abordados, de forma que pudemos compreender como deve ser feito o tratamento do material têxtil de algodão, a fim de conferir-lhe cor branca ou torná-lo tinto, com tonalidade pastel. Entre os pontos tratados, destacam-se: a finalidade do alvejamento, ou seja, a de eliminação da pigmentação amarelada natural da fibra; os alvejantes mais utilizados, isto é, o peróxido de hidrogênio (H 2O2) e hipoclorito de sódio (NaOCl), que, após sua decomposição, oxidam a pigmentação da fibra, eliminando-a.
Como andam seus estudos? Fazendo uma revisão dos conteúdos tratados neste tema, você vai poder reforçar a aprendizagem bem como saber como anda seu rendimento. Por isso, não deixe de realizar a atividade apresentada a seguir. Analise as afirmativas a seguir e marque a ÚNICA que está CORRETA.
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(X) (
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O alvejamento é necessário à preparação do tecido, para torná-lo bem hidrófilo. Tanto para o tingimento de cores claras quanto para escuras, é necessário o alvejamento. Os alvejamentos mais utilizados são feitos com peróxido de hidrogênio e permanganato de potássio. A ação de agentes oxidantes em processos de alvejamento torna a fibra mais resistente. No alvejamento com H2O2, a formação do íon de peridroxila pode causar o branqueamento e o enfraquecimento da fibra.
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Glossário Fluidez: medida da ruptura das ligações entre as cadeias celulósicas; inverso da viscosidade. Cuproetilenodiamino: reagente que determina o grau de degradação da fibra celulósica.
