Laboratorio N8-Colorantes Disperso

Laboratorio de procesados II N8 2015-1

COLORANTES DISPERSO

1. Objetivo

Conocer, aplicar y evaluar las técnicas de teñido con colorantes dispersos sobre fibras de polyester.

Realizar el teñido de poliéster por el método carrier.

2. Fundamento teórico

2.1. PoliésterPolyester requires the use of disperse dyes. Other types of dyes

leave the color of polyester almost entirely unchanged. While novices happily charge into dyeing with acid dyes (for wool or nylon) and fiber reactive dyes (for cotton and rayon), often with excellent results, the immersion dyeing of polyester is a different story.

Traducción:

“Poliéster requiere el uso de colorantes dispersos. Otros tipos de colorantes dejan el color de poliéster casi totalmente sin cambios. Mientras que hay colorantes para los teñido con colorantes ácidos (por lana o nylon) y colorantes reactivos de fibra (para el algodón y rayón), a menudo con excelentes resultados, el teñido de inmersión de poliéster es una historia diferente.”

La fibra de poliéster conocida y utilizada por todos nosotros es derivada de poliésteres orgánicos, siendo hilada por fusión porque su solubilidad en ciertos disolventes orgánicos es limitada y porque el grado de su estabilidad térmica nos permite elaborarla a partir del polímero fundido sin que se produzcan cambios en su composición. El Tereftalato de Polietileno es uno de los polímeros hilables de gran importancia comercial (se lo descubrió en 1941) y es el que comúnmente procesamos como fibra de poliéster.


2.2. Características de los colorantes dispersosLas partículas del colorante se disuelven en su forma mono-

molecular estando muy influenciada esta solubilidad por las condiciones del medio así como por otros factores propios, entre los cuales podemos nombrar, el agua, pH del medio, relación de baño, dispersantes, carriers, igualizantes, electrolitos, etc., además de las altas temperaturas de trabajo. La teoría del mecanismo de tintura se basa en principio en que los colorantes pueden penetrar dentro de la fibra de poliéster cuando se encuentran en su forma mono-molecular dispersa, en otras palabras el colorante debe disolverse primero en el baño de tintura para luego ser adsorbido en la superficie de la fibra y en una etapa posterior difundirse dentro de la misma.

En consecuencia la verdadera compatibilidad entre los colorantes no depende solamente del tipo de colorantes sino también de la concentración comparativa de los mismos. El pH del medio debe rondar el medio ácido en el caso de los procesos de teñido normales o el medio alcalino como ocurre con ciertas gamas de colorantes de aplicación actual utilizados en la tintura de la mezcla de poliéster/celulosa con colorantes REACTIVOS en un solo baño. También el agua debiera ser analizada ya que muchos colorantes DISPERSOS y ciertos auxiliares pueden ser sensibles a la dureza de la misma, necesitándose en muchos casos el agregado de agentes secuestrantes para corregir tal problema

2.3. Mecanismo de tintura del poliésterSe pueden destacar tres etapas distintas y consecutivas a medida que transcurre el proceso de tintura de la fibra:

Difusión del colorante desde el baño hacia la superficie de la fibra.

Adsorción del colorante por la superficie de la fibra. Difusión del colorante desde la superficie al interior de la

fibra.

En la primera etapa es importante señalar que la velocidad de agotamiento del colorante en una mezcla, está vinculada a la concentración relativa: a mayor concentración menor velocidad de agotamiento.

En la segunda fase se determina las posibilidades de igualación, influenciada por la concentración del colorante, el gradiente térmico, la presencia de ciertos auxiliares y de las características particulares de la fibra.

En la fase final la mayor influencia está dada por el volumen y el largo de la molécula del colorante y la energía aplicada, siendo la


de alta temperatura la de mejores resultados tanto en difusión, como en igualación.

2.4. Tintura de telas con fibras de poliesterExisten dos métodos de aplicación:

Por agotamiento: (batch, partidas, a la discontinua), donde se tiñe un lote de tela de un determinado peso, en función del equipo disponible.

I. MÉTODO DE TINTURA CON CARRIER A PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Consiste en el empleo de un auxiliar de tintura (carrier) que actúa hinchando la fibra de poliéster, de forma que a 100ºC, el colorante disperso puede difundirse dentro de la fibra y teñirla eficientemente.Presenta el inconveniente que el carrier está basado en sustancias fenólicas de alta contaminación ambiental, por lo que su uso está disminuyendo fuertemente. Sin embargo el uso de este método es necesario cuando no se disponen de equipos cerrados que permitan trabajar a alta temperatura.

Las concentraciones menores de auxiliares y de tiempos de proceso corresponden a las menores concentraciones de colorantes. Las relaciones de baño están dadas por el volumen de baño óptimo de los equipos que se utilicen. El lavado reductor puede evitarse en tonos claros hasta medios, y dependerá de las solideces finales exigidas.

II. MÉTODO DE TINTURA A ALTA TEMPERATURA (HT)

Es actualmente el método más difundido, a raíz del desarrollo y difusión de las máquinas overflow y jet, de alta temperatura. El método es más eficiente que el anterior y menos contaminante.

Se hacen las mismas recomendaciones generales que en el método anterior. La inclusión de un agente emulsionante con características tensioactivas se recomienda en caso de mercaderías conteniendo aceites de tejeduría remanente, de difícil eliminación en el pretratamiento o por ausencia de éste.


El agregado de un acelerante de difusión se hace necesario cuando se observe una mala penetración del colorante dentro de la fibra, especialmente en tonos intensos. En muchas oportunidades los colorantes quedan depositados sobre la superficie de la fibra sin penetrar dentro de la misma, generando posteriormente una mala solidez al frote.

Por impregnación: (a la contínua, Pad–Thermosol), donde la tela pasa en forma continua por un baño donde se impregna con el color, luego se desarrolla el mismo por temperatura y finalmente se recoge en rollos.

I. MÉTODO POR IMPREGNACIÓN-DESARROLLO TÉRMICO (PAD-THERMOSOL)

Los métodos descritos anteriormente, se aplican al ennoblecimiento de partidas por lotes, esto es una cantidad limitada de tela que varía según la capacidad de la máquina del equipo empleado.

Pero cuando se necesita procesar grandes cantidades de mercadería, se emplea el método de tintura a la continua que, con algunas variantes según la fibra que contenga, tiene por base la siguiente secuencia de operaciones:

IMPREGNACIÓN PRESECADO→TERMOFIJADO→LAVADO

IMPREGNACIÓN

La aplicación del colorante se realiza cuando la tela atraviesa el baño de tintura contenido en la batea de un fulard, donde se impregna y luego exprime a una presión controlada, que permite conocer la cantidad de colorante que va a transportar el textil por unidad de superficie.

En la imagen adjunta se ve la tela sin teñir a la izquierda, y luego de pasar por el baño de tintura, se puede observar como queda impregnada, lista para entrar al presecado. .....

En proceso industrial la tela no se enrolla (como se ve en la imagen), sino que entra directamente al equipo de presecado y termofijación descrito a continuación.

PRESECADO / TERMOFIJACIÓN

La tela impregnada con el baño de tintura entra a un equipo de presecado donde tiene lugar la evaporación del agua. En ese


momento y dentro del mismo equipo, es conducida a un sector de mayor temperatura donde de produce el termofijado, en donde el colorante penetra por la acción térmica dentro de la fibra, quedando fijado a la misma. Sin embargo, queda una cantidad remanente de colorantes y productos auxiliares sobre la superficie del textil, que den ser extraídos.

LAVADO A LA CONTINUA

Cuando la tela sale del equipo de termofijado, entra a una instalación de lavado al ancho como la que se ve en la imagen adjunta. Por medio de una serie rodillos la tela es obligada a sumergirse y emerger repetidas veces en el baño de lavado, donde se produce la limpieza del remanente mencionado, que es el responsable de una mala solidez al frote, cuando no es extraído correctamente.

Concluida esta etapa de limpieza el proceso de tintura está terminado.

3. MaterialesBotones, blonda, elástico, tela 100% poliéster.

5 Erlenmeyer1 probeta de 100ml2 vaso de 250ml2 vasos de 500ml1 pipetas de 1ml1 pipetas de 5 ml


1 pipeta de 10ml1 baguetaTijeraIndicador de PH1 termómetro

4. Equipos

Espectrofotómetro de refractancia DATACOLOR 600Caja de lucesBalanza de precisión

5. Productos químicos

reactivos Función cantidadRojo terasil R colorante 1%Amarillo terasil 4G colorante 1%Rojo terasil FBN Colorante 1%Azul terasil 3RL Colorante 1%Azul terasil BGE colorante 1%AUXILIAREScarrier transportadores 2 g/LSulfato de amonio Tapón de ácido 1 g/LÁcido formico Tapón de ácido 1g/LDekol SN dispersante 0,5 g/LBaño redcutivohidrosulfito reductor 2 g/LSoda caustica 2 g/L


los porcentajes son aplicados al peso (5gr).

6. ProcedimientoPesar 5g entre botones, tela 100% poliéster, blonda, elástico.Preparar el colorante diluyéndolo con agua fría.Preparar los auxiliares según la tabla de datos.En un recipiente agregar las soluciones prepararas y cubrir el volumen de baño a 100ml con agua blanda todo esto a temperatura ambiente.Luego esperar unos 5 minutos y aumentar la temperatura gradualmente hasta los 70 °C, durante ese tiempo sacar uno de los botones agregados para posteriormente realizar una comparación.Al llegar a los 70 °C se empieza a subir la temperatura hasta los 98 °C teniendo cuidado con el material de poliéster esto debido que ya pasó su temperatura crítica.Llegado a los 98 °C se procede a retirar el otro botón para su posterior comparación.Luego de llegar a los 98°C se toma 45minutos para que se pueda teñir todo el material textil agregado al baño.Luego enjuagar y realizar el baño reductivo con hidrosulfito y soda caustica.Finalmente realizar el neutralizado con ácido acético

Curva de teñido


7. CálculosPara el colorante Rojo Terasil R, Amarillo Terasil 4G, Rojo Terasil FBN, Azul Terasil 3RL y Azul Terasil BGE:

1100

x (5 g ) x 100ml1g

=5ml

Para el carrier (2 gr/l):2 g

1000mlx (100ml ) x 10ml

1g=2ml

Para el sulfato de amonio (1gr/ l) :

( 1 gr1000ml ) x (100ml) x 10ml1g

=1ml

Para el Acido Formico (1gr/l):1gr1000ml

x (100 ) x 10ml1 g

=1ml

Para Dekol SN (0,5 g/l):0.5 gr1000ml

x (100ml ) x 10ml1g

=0.5ml

Para el Hidrosulfito (2gr/l)2gr1000ml

x (100ml ) x 10ml1g

=2ml

Para la soda caustica(2gr/l):2gr1000ml

x (100ml ) x 10ml1g

=2ml

8. Datos y resultadosPeso de la muestra =5g

R.B.= 1/20

Rojo terasil R

Amarillo terasil 4G

Rojo tersail FBN

Azul terasil 3RL

Azul terasil BGE

colrante 5 ml 5 ml 5 ml 5 ml 5 ml

carrier 2ml 2 ml 2 ml 2 ml 2 mlSulfato de amonio

1ml 1ml 1 ml 1 ml 1 ml

Ácido fórmico 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml 1 mlDekol SN 0,5 ml 0,5 ml 0,5 ml 0,5 ml 0,5 mlVolumen de agua blanda

90,5 ml 90,5 ml 90,5 ml 90,5 ml 90,5 ml


Volumen de baño

100 ml 100ml 100 ml 100 ml 100 ml

Reporte y muestras de botones

Observaciones Rojo terasil R

Amarillo terasil 4G

Rojo terasil FBN

Azul terasil 3RL

Azul terasil BGE

PH de baño inicial

4,5 4,5 4,5 4,5 4,5

Botones a los 15 minutos de haber llegado a los 98°C

PH final 4 4 4 4 4Botones a los 45 minutos después de haber llegado a los 98°C

Muestras según cada colorante teñido

Azul terasil 3RL


Rojo terasil FBN

Azul terasil BGE

Amarillo terasil 4G


Rojo terasil R

Curvas de remisión

AZUL TERASIL 3RL

De la curva de remisión

Se observa que es una muestra de color azul con reflectancia roja, con un pico de 48% que indica que se trata de un color medio en intensidad.

La curva como no es perfecta indica que es un color de bajo croma, es decir es algo sucio.

De los iluminantes

Se observa que presenta inconsistencia de color bajo el iluminate D65 10 Deg, A 10 Deg, F02 10Deg.


ROJO TERSAIL FBN

AZUL TERASIL BGE

Dela curva de remisión

Se observa que es una muestra de color rojo azulada, con un pico de 89% de reflectancia lo que indica que se trata de un color claro

De los iluminantes

Se observa que presenta inconsistencia de color bajo el iluminante D65 10 Deg, A 10 Deg, F02 10Deg.


Se observa que se trata de un color azul, pero debido a la inclinación de menor pendiente del lado izquierdo indica que presenta también un color verdoso, por dicha combinación de color la muestra tiene una apariencia turqueza.

Como la curva es casi perfecta tiene buen croma, es decir presenta brillo.

De los iluminantes

Se observa que presenta inconsistencia de color bajo el iluminate D65 10 Deg, A 10 Deg, F02 10Deg.


AMARILLO TERASIL 4G

ROJO TERASIL R


Se observa que se trata de un color amarillo rojizo, con un pico de reflectancia de 84% lo que indica que se trata de un color amarillo claro.

Debido a la curva deforme que presenta, nos indica que se trata de un color sucio, de bajo croma.

De los iluminantes



9. Conclusiones

Para realizar el teñido de poliéster con carrier se debe realizar en medio acido.

Con el mosquito se puede tener el color a la cual debe llegar el teñido final.

Las muestras obtenidas presentaron veteadura, la más notoria fue el que se hizo con el colorante rojo terasil R, posiblemente porque el baño de teñido no se realizó en un sistema cerrado para que mantenga el volumen de baño y evitar que se evapore. Teniendo en cuenta que la solución de baño era muy bajo y no llegaba cubrir del todo a las muestras.

Las 5 muestras de poliéster 100% presentan inconsistencia de color bajo los iluminantes D65 10 Deg, A 10 Deg, F02 10Deg.

Los botones se pueden teñir en poco tiempo, sin embargo a mayor tiempo mayor será la intensidad de teñido.

Con el baño reductivo se obtuvo una mejor igualación del color teñido.

Al agregarle 0,5 ml de carrier concentrado al baño de teñido, se intensifico más el color de teñido de la muestra.


Se observa que se trata de un color rojo azulado, con un pico de reflectancia de 87% lo que indica que se trata de un color rojo claro.

De los iluminantes



10. Recomendaciones

Asegurarse que los colorantes se encuentren en buen estado ya que

podrían estar vencidos.

Asegurarse que el carrier se encuentre en muy buen estado para

garantizar que el colorante podrá ser “transportado” hacia la fibra ya

que la temperatura del baño es de 98°C y no de 120 a la cual debería

teñirse.

Realizar los cálculos de la manera correcta para evitar errores en el

proceso de teñido

Realizar la prueba de “mosquito” antes de agregar el colorante al

baño para asegurarse que el color esperado será el adecuado,

además ello nos permitirá garantizar que el carrier está funcionando

de la manera adecuada.

11. Bibliografía

Páginas web http://www.redtextilargentina.com.ar/index.php/home/258.html http://www.detextiles.com/files/TINTURA%20DE%20FIBRAS%20DE

%20POLIESTER.pdf biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0934_Q.pdf

12. Anexo

Catálogo de colorantes. Química suiza industrial de ecuador -2014

Características de colorantes dispersos

Terasil amarillo LF Alta solidez a la luzTerasil amarillo W-EL Tinturas sin problemas de mezclas

PES/EL a 125°C. muy buenas solideces al lavado.

Terasil azul BG-02 Solideces estándarTerasil azul LF Alta solidez a la luzTerasil negro W-EL Tinturas sin problemas de mezclas

PES/EL a 125°C. muy buenas solideces al lavado.

TERASIL ROJO GFF Alta visibilidadTerasil rojo LF Alta solidez a la luzTerasil azul WW-2GS Excelentes solideces al lavado a

altas temperaturas y el más alto desempeño húmedo

http://www.detextiles.com/files/TINTURA%20DE%20FIBRAS%20DE%20POLIESTER.pdf

http://www.detextiles.com/files/TINTURA%20DE%20FIBRAS%20DE%20POLIESTER.pdf

http://www.redtextilargentina.com.ar/index.php/home/258.html


Terasil marino WW-GSN Excelentes solideces al lavado a altas temperaturas y el más alto desempeño húmedo

Teratop negro LF Excelente solidez a la luzTerasil rojo W-RS Buenas solideces al lavado.

Fuente: http://issuu.com/qsi_ecuador/docs/catalogo_digital_final

http://issuu.com/qsi_ecuador/docs/catalogo_digital_final

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Laboratorio N8-Colorantes Disperso