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Acabamento, Tingimento, Estamparia e Lavanderias

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Características de durabilidade, conforto e custo de tingimentos realizados com o sistema fast finishing

Este trabalho pretendeu avaliar o desempenho e os custos envolvidos no processo Color Fast Finishing (CFF), bem como a qualidade dos tecidos tintos com o mesmo. A literatura técnica da Basf, idealizadora deste processo tintorial com pigmentos, apresenta grandes vantagens deste sobre outros processos tradicionais de tingimento de tecidos de algodão com corantes reativos.

Atribui-se a este processo CFF ganhos expressivos de custo pela rapidez de produção, economia de água, energia elétrica e térmica e na sustentabilidade, pela menor poluição do ar e da água, sem perder a qualidade das cores tintas em tecidos de qualquer composição.

O trabalho envolveu uma análise das propriedades físicas e químicas dos tecidos tintos com esta tecnologia comparativamente ao processo semicontínuo Pad Batch, que é considerado um processo padrão para o tingimento de tecidos de algodão com ótimo rendimento, ótima reprodutibilidade, baixo custo operacional e baixo  investimento.

O tecido escolhido para avaliação foi o lençol, pois é submetido a ações mecânicas de pressão e de atrito constantes por horas. Seu uso é diário, e o lençol é lavado constantemente em máquina, e normalmente também é passado a ferro. Deste modo, as exigências técnicas quanto ao uso e manutenção deste artigo são grandes.

No trabalho, se quantificaram os custos para esta tecnologia e o impacto ambiental comparado ao processo Pad Batch (enrolamento a frio). Os resultados obtidos foram muito bons quanto à qualidade e excelentes quanto à processabilidade, economia e impacto ambiental. 

Introdução

O algodão é uma fibra natural constituída pre- valentemente de celulose (94% em base seca), possui estrutura cristalina do tipo fibrilar com teor cristalino de 65%. Apresenta grupos hidroxilas, responsáveis pela hidrofilidade e pela capacidade de fixar os corantes, entre os quais os reativos pela reação com grupos reativos destes corantes (Morton e Hearle, 2008) (Figura 1).

A estrutura molecular do algodão é do tipo cristalino fibrilar, por ser a celulose uma molécula rígida e longa. Na estrutura, são evidenciadas as partes cristalinas em forma alongada e as partes amorfas, responsáveis pela absorção de água e de corantes (Figura 2). Morfologicamente, o algodão é caracterizado por apresentar-se longitudinalmente como uma fita torcida sobre si mesma, de maneira irregular e na seção transversal ao microscópio com forma similar a um feijão cortado ao meio. 

Processo de tingimento por Pad Batch com corantes reativos 

O processo de impregnação e repouso a frio consiste na impregnação de corantes reativos sobre tecido de algodão, juntamente com auxiliares e um álcali seguido de um repouso de 6 a 12 horas para reação dos corantes com a celulose da fibra. Seguem os tratamentos finais de neutralização, ensaboamento e enxágues e, por fim, o acabamento e a secagem por foulard e rama (Figura 3). O processo é muito usado para metragens médias de pelo menos 2.000 metros por cor e é considerado econômico pelo investimento baixo em equipamentos, alta reprodutibilidade de cores no lote e entre lotes e simplicidade nos controles de processo (Shore, 1995). Neste processo, se mistura continuamente a solução dos corantes e do álcali preparadas em tanques separados e alimentadas à cuba de impregnação do foulard para evitar variações de cor ao longo do tingimento. 

Processo Color Fast Finishing com pigmentos e suas características 

De maneira geral, este processo é baseado na pigmentação do tecido utilizando a aplicação de banho em foulard. No receituário, o ligante e o agente fixador (reticulante), após a secagem e fixação, formam uma película transparente insolúvel envolvendo os pigmentos coloridos, ligada à celulose das fibras de algodão por ligações covalentes estabelecidas entre reticulante e celulose com auxílio de catalisador gerador de ácido (BASF, 2014 – Color Fast Finishing Presentation) (Figura 4). 

Metodologia e materiais 

O estudo foi realizado em tecido de algodão 100% de 200 fios, branqueado quimicamente de maneira tradicional por alvejamento ao peróxido de hidrogênio em meio alcalino. Este tecido foi caracterizado quanto ao ligamento, gramatura, densidade de fios, resistência ao rasgo, ângulo de recuperação de vinco, caimento, estabilidade dimensional e transporte de  umidade.

Em seguida, amostras de tecido foram tintas pelo sistema Color Fast Finishing (CFF) utilizando-se os pigmentos Helizarin (Basf) e outras usando corante reativo Remazol (Dystar).

Para os tingimentos pelo processo Color Fast Finishing, foi utilizado o receituário contido na Tabela 1.

O equipamento utilizado foi um Foulard Horizontal, marca Mathis. Os corpos de prova foram prepara- dos em tamanho padronizado de 210 x 297 mm. O volume de banho de 100 ml foi adotado. A pressão entre os cilindros foi de 5 bar, resultado em um pick-up de 66%. A velocidade de trabalho no foulard foi de 3 m/min. A termofixação foi realizada em rama de laboratório, marca Mathis, a 170ºC por 45 segundos. O processo CFF não requer outras operações após a termofixação. No processo Pad Batch, o receituário está na Tabela 2. As condições operacionais no foulard foram as mesmas usadas no processo CFF. 

Para simular o repouso a frio muito demorado e promover a reação corante fibra, esta etapa foi substituída por uma vaporização do tecido impregnado em saco plástico selado a 95°C por 5 minutos na rama Mathis. Esta prática é usual em trabalhos de laboratório e em nada altera a reação corante-fibra e os resultados de rendimento final da cor e índices de solidez, permitindo, desta maneira, um procedimento laboratorial mais ágil.

As operações de finalização do processo para remoção dos corantes hidrolisados foram:

–             Enxágues a quente e frio e neutralização com ácido acético a pH 6,0;

–             Ensaboamento com detergente não iônico 1 g/l à fervura por 5 min;

–             Centrifugação e secagem em rama Mathis a 120 °C por 1,5 min. 

Caracterização do tecido pronto para tingir (PT) 

  • Especificação – tecido percal 200 fios;
  • Tecido em ligamento tela - Norma NBR 12996/ NBR 12546;
  • Densidade de fios – NBR 10588 / ISO 7211-2
  • Fios/cm: 106 - Batidas/cm: 94;
  • Gramatura – NBR 10591 / ISO 3801 - 119, 7 g/m²
  • CV% 0,06.

 Testes de qualidade dos tecidos tintos e do tecido de base PT 

Os testes realizados sobre todos os tecidos, inclusive no tecido de referência pronto para tingir (PT), foram realizados de acordo com normas e envolveram os testes físicos, de conforto e, apenas nos tintos, de solidez. Os testes relacionados ao conforto foram o caimento (maleabilidade) e o de transporte de umidade. Os testes de durabilidade foram de resistência ao rasgamento, de resistência ao atrito e pilling de estabilidade dimensional à lavagem doméstica, de resiliência (amarrotabilidade), de solidez à lavagem, ao atrito a seco e úmido e ao suor. 

Análise e discussão dos resultados 

A caracterização física do tecido branco de referência (PT) e dos tecidos tintos com as tecnologias CFF e Pad Batch foi importante para estabelecer as bases de comparação entre os tecidos tintos com tecnologias diferentes. O tecido PT utilizado tem ligamento tela, e a densidade de fios e a gramatura dos tecidos tintos estão nas tabelas 3 e 4.

A densidade de fios em urdume e em trama entre o tecido de base “PT” e os tecidos tintos pelo Color Fast Finishing não sofreu variações importantes. Já com o tecido tinto com corante reativo pelo processo Pad Batch, houve um pequeno encolhimento em sentido de trama de 3,8% e 1,1% no sentido do urdume, devido às operações de vaporização e ensaboamento para remoção do corante hidrolisado. Esta variação é analisada adiante, tendo influenciado no comportamento físico do tecido tinto por Pad Batch.

Quanto à gramatura, a variação de fios e batida/ cm tiveram pequena influência. Entre o tecido PT e o tinto Pad Batch, houve aumento de 2,0%, devido ao encolhimento e corante adicionado. A gramatura nos tecidos CFF teve aumentos maiores devido à aplicação do ligante e outros componentes da receita não removidos. A variação em relação ao tecido “PT” foi de 8,1%.

A resistência ao rasgamento foi determinada com a norma ASTM D 5587, usando-se o método trapezoidal com o aparelho Elmendorf (Figura 5). As variações de resistência ao rasgamento foram muito pequenas, tanto no sentido de urdume, como no da trama, não representando qualquer mudança neste aspecto ligado à durabilidade dos tecidos para lençóis. Os coeficientes de variação são baixos, da ordem de 3 a 6%. No gráfico, está o índice p da Anova, que mostra que, estatisticamente, não há diferenças entre as resistências ao rasgo nos tecidos. (Obs.: p> 0,05 corresponde a comportamentos iguais.) A determinação do caimento dos tecidos planos foi realizada segundo a norma ASTM D 1338 (Figura 6). 

A maleabilidade dos tecidos é um dos importantes parâmetros na definição do toque de um artigo. Os valores encontrados foram muito parecidos, deixando claro que não há mudanças acentuadas no caimento e, portanto, na maleabilidade entre os tecidos. O tecido tinto com reativos apresentou uma maleabilidade um pouco maior, provavelmente pelas ações da vaporização para fixação do corante e pelo calor imposto durante o processo de ensaboamento à fervura. Estatisticamente, há diferenças que, no entanto, pelos resultados no sentido de urdume (p> 0,005), não são perceptíveis ao toque corpóreo no uso do lençol.

A determinação da resistência à abrasão e formação de pilling foi realizada segundo a norma ASTM D4970/D4970M-10e1, utilizando-se o aparelho Martindale (Figura 7).

As avaliações da alteração de cor pelo desgaste foram feitas pela escala cinza de desbote após 30.000 ciclos de abrasão com a lã padrão (Tabela 5).

As diferenças entre o tecido “PT”, os tintos com CFF e Pad Batch foram muito pequenas e colocaram estes tecidos praticamente no mesmo patamar quanto à perda de massa gerada pela abrasão com a lã padrão. Na avaliação do desgaste da cor, o tecido azul CFF com 3 g/l de pigmento em relação ao tecido rosa com 1,5 g/l, houve redução um pouco maior da cor da ordem de 1/2 ponto na escala de cinzas de alteração da cor, após os 30.000 ciclos no aparelho Martindale, utilizando como tecido abrasivo a lã padrão. Esta redução não causa preocupação considerando-se que, no teste com 30.000 ciclos de abrasão com a lã padrão, os tecidos PT e tinto com corante reativo alcançaram níveis de desgastes e rupturas de fios bem mais pronunciados do que os tecidos tintos pelo CFF, como se mostra nas figuras a seguir.

Nas fotografias, se verifica que, no tingimento pelo sistema CFF, o ligante auxiliou em preservar mais a integridade dos fios do tecido.

Nas fotos das figuras de 8 a 10, se verifica que nenhum dos tecidos apresentou a formação de pilling - o que pode ser explicado pela qualidade do fio penteado usado no tecido de base (PT). As fotos das figuras de 8 a 10 ilustram este fato. O teste de amarrotabilidade pela medida do ângulo de recuperação de vinco foi realizado segundo a norma ASTM D 1295 – 1967 (Figura 11). O ângulo de recuperação de vinco significa a capacidade do tecido de recuperar sua forma inicial cessado o esforço de dobra. Os resultados se relacionam, portanto, à amarrotabilidade do tecido (maior o ângulo – menor a amarrotabilidade). Mostraram que as cores produzidas com o sistema CFF tiveram melhora com um pequeno aumento no ângulo de recuperação da dobra em relação ao tecido PT e uma significativa melhora sobre o tecido tinto com corante reativo por Pad Batch. Estatisticamente, com p muito menor que 0,05, estas diferenças são bastante significativas. No caso do tecido tinto com corante reativo, a amarrotabilidade maior pode ter sido devido, pelo menos em parte, ao encolhimento durante o processo e também ao fato deste tecido não ter sido amaciado. O amaciamento no tecido tinto com reativos não foi feito propositalmente por ser um acabamento não permanente e que requer seja reposto a cada lavagem - o que também pode ser feito no tecido tinto pelo CFF. O amaciante da formulação do CFF é permanente porque fica englobado juntamente com os pigmentos pelo ligante reticulado. O teste de estabilidade dimensional foi realizado segundo a norma NBR 10320 / ISO 6758 (Figura 12).

O tecido “PT”, por si, apresenta boa estabilidade dimensional, encolhendo apenas 2,0% em trama e 2,8% em urdume. A presença de ligante nas cores CFF produziu melhora pequena, pelo efeito do ligante em prender mais os ligamentos. Na cor tinta por Pad Batch, o encolhimento foi menor em trama (1,4%) e urdume (2,0%), muito provavelmente pelo encolhimento prévio produzido no próprio pro- cesso, devido à vaporização e ao ensaboamento à fervura. De outra parte, encolhimentos da ordem dos que foram determinados nos tecidos são pequenos e, na prática, são todos considerados muito bons na aplicação de lençóis.

Os testes de solidez à lavagem, ao atrito e ao suor foram realizados segundo as normas AATCC, utilizando-se como padrão o tecido multifibras e as escalas cinzas de manchamento e desbote. Os resultados estão nas tabelas 6 a 9.

Como esperado, na solidez à lavagem, sendo os pigmentos insolúveis, os tingimentos realizados pelo sistema CFF apresentam solidez tão boa quanto para o tecido tinto com corante azul reativo, no qual a remoção de hidrolisado foi perfeita. Os níveis de solidez à lavagem foram máximos.

No teste de solidez ao atrito, há uma pequena perda de solidez por parte do tingimento CFF em cor média - o que limita o uso desta técnica para as cores intensas. Na cor azul comparável àquela tinta com corante reativo a solidez, tanto a seco como a úmido, perdeu 0,5 ponto na escala de cinzas. A solidez ao suor dos tingimentos pelo CFF foi excelente, não sendo em nada menor àquela do tingimento com o corante reativo. 

Os testes de transporte de umidade foram realizados com o aparelho MMT (Management Moisture Tester), segundo a norma AATCC Test Method 195-2009 (Figura 13). Neste parâmetro do transporte de umidade, se verificou que, entre os tecidos tintos por CFF e o tecido tinto por Pad Batch, este último tem tempo inferior na face superior (Top Surface) a contato com a gota de água. Estatisticamente, a diferença numérica é significativa, mas tempos de unidades de segundos são pequenos para produzir sensações de desconforto na aplicação de lençóis nos tecidos tintos pelo CFF. O fato de os tecidos tintos pelo sistema CFF terem tido absorção um pouco mais rápida na face inferior (Botton Surface) em relação à face superior causou estranheza, mesmo tendo-se assegurado de secar bem os sensores. Isto pode ter tido relação com o fato de que na receita do CFF há eletrólito (cloreto de magnésio – catalisador de fixação do ligante), que pode ter alterado a condu- tividade (Figura 14).

A taxa de absorção de umidade se mostrou diferente apenas entre o tecido PT e os demais, mas não entre os tecidos tintos na face superior do tecido de lençol (lençol de baixo com a face em contato com o corpo). Entre os tecidos tintos, a taxa de absorção foi igual (Figura 15). O raio de espalhamento da umidade também se mostrou igual em todos os tecidos testados (Figura 16).

As velocidades de espalhamento da umidade se apre- sentaram diferentes. Os números estatísticos mostram o fato. Novamente, no entanto, as diferenças são pequenas e o efeito no conforto, praticamente imperceptível.

Em resumo, os testes de transporte de umidade no aparelho MMT mostraram que, embora existam algumas diferenças numéricas entre os tecidos tintos pelo CFF e o tecido tinto com corante reativo por Pad Batch, estas são pequenas para criar sensações de conforto diferentes. 

Análise de custo e impacto ambiental 

O processo produtivo do Color Fast Finishing é um processo ecológico. Não elimina residuais químicos, utiliza quantidades mínimas de água e baixo consumo de energia e mão de obra. Além disso, é um processo de produção rápida e de grande versatilidade na troca de cores e de substratos têxteis, tornando-se atrativo sob vários aspectos. 

Consumo de insumos e necessidade de área  produtiva 

Nos tingimentos pelo sistema CFF, comparativamente ao tingimento com reativos por Pad Batch sobre algodão, os consumos são bem menores e foram calculados em base aos tingimentos efetuados neste trabalho. Os valores atribuídos para o processo foram valores relativos entre os dois processos industriais. O valores dos consumos no Pad Batch foram considerados como 100 para cada item e os valores para o CFF, calculados comparativamente a essa base. Desse ponto de vista, o uso desta tecnologia se torna muito interessante, especialmente no Brasil, onde energia e água se tornam cada vez mais caras. No anexo 1, estão os cálculos realizados (Tabela 10). 

Conclusão 

Para melhor ilustrar as conclusões deste trabalho, é interessante visualizar o quadro resumo dos resultados que envolvem todos os aspectos ligados ao uso do processo CFF (Tabela 13).

O processo Color Fast Finishing utiliza equipamentos tradicionais (foulard e rama) e controles bem conhecidos nas tinturarias. O processo é consistente e reprodutivo, como se verificou pelos CV% em todos os testes. Deste modo, torna-se um processo fácil de ser implantado.

Os resultados mostraram que os tingimentos realizados pelo sistema Color Fast Finishing são muito bons, mantendo os índices de solidez à lavagem, ao suor e ao atrito e de durabilidade física relacionada a resistência ao rasgo e estabilidade dimensional. A formação de pilling não pode ser avaliada por ser o tecido constituído de fio de algodão de ótima qualidade. A maleabilidade e a transpirabilidade, parâmetros ligados ao conforto, também se mostraram nos mesmos níveis daqueles do tecido tinto com corante reativo. A resiliência apresentou melhora, bem como os efeitos da abrasão se mostraram menores nos tecidos tintos pelo CFF.

Do ponto de vista do custo do processo, pode- se dizer que os ganhos são muito grandes em relação a um tingimento tradicional com reativos pelo processo semicontínuo Pad Batch.

Soma-se a estas vantagens a maior contribuição à ecologia e sustentabilidade, com reduções expressivas (90% no consumo de água e rela- tivo tratamento de efluente), na energia térmica com contribuições de praticamente 100% na preservação da qualidade do ar e na energia elétrica com redução de aproximadamente 35%. A geração de CO2 é mínima. 

Agradecimentos 

À Têxtil Ouro Verde, em especial a José Roberto Tizzi e Vitor Brizido, pela literatura técnica e os produtos químicos da Basf e Dystar, necessários para a execução do trabalho. À Sultan Ind. e Com. de Artefatos Têxteis Ltda., pelo fornecimento do tecido de algodão para lençóis de 200 fios. À Fundação de Ensino Inaciano (FEI), por dispor dos laboratórios de controle de qualidade físico e laboratório químico - o que permitiu realizar os ensaios e simulações de processos industriais. 

BIBLIOGRAFIA 

BASF 2003 – Catálogo Helizarin® Binder FWT 2003.

BASF 2005 – Catálogo Siligen® Softener L-SIN

– 2005.

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-  2014 (www.basf.com/textile).

BAYER CROOPSCIENCE 2010 - Pesquisa Bayer sobre variedades, safra 2009/2010.

BORELLI, C.; VASCONCELOS, F. B.; GASI, F.;

BITTENCOURT, E. Avaliação da gestão de umidade em artigos têxteis através do MMT. Química Têxtil, v. 1, p. 58-70, 2013.

DYSTAR 2012 - Catálogo Levafix e Remazóis - (www.dystar.com). GORDON, S e HSIEH, Y - Cotton Science and Technology –– Woodhead Publ. Cambridge, 2007.

LEWIN, M (Ed) - Handbook of Fiber Chemistry - CRC Publ., Boca Raton, 2007. MORTON, W. E e HEARLE, J. W. S - Physical Properties of Textiles Fibres

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COMENTÁRIO DO COMITÊ TÉCNICO 

Este artigo é interessante, mesmo para profissionais e pesquisadores que não estão voltados diretamente à química têxtil, porque, além do interesse que o tema possa ter, envolve questões tecnocientíficas modernas, algumas delas raramente apresentadas em artigos do gênero. Vale destacar que, no tema, os ganhos ecológicos são quantificados - o que dá outra dimensão ao estudo comparativo dos processos. Do mesmo modo, a quantificação de custos, não apenas relacionados aos receituários, mas ao uso de água, energias elétrica e térmica e mão de obra, estudados em níveis industriais, permite uma visão mais real do estudo. Na esfera tecnocientífica, o uso de normas internacionais em testes já é prática comum nos estudos, mas o uso de estatística avançada para garantir a assertividade de resultados e conclusões (Anova) é ainda ferramenta rara nos trabalhos têxteis. É preciso destacar também que o trabalho se mostrou extremamente realístico na escolha do produto estudado, “os lençóis”, sobre os quais os processos foram aplicados. Isso permitiu ilustrar de maneira muito clara o que mais se espera de um produto têxtil de qualidade, ou seja, sua durabilidade, conforto e preço.

O Portal Textília.net não autoriza a reprodução total ou parcial de qualquer conteúdo aqui publicado, sem prévia e expressa autorização. Infrações sujeitas a sanções.

Autores: Paulo de Mattia Alfieri, Paulo Alfieri
Edição: Engenheiro têxtil MSc. Fernando Barros

Data de publicação: 08/08/2015

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