Tingimento de Materiais Texteis

Universidade do Minho

Escola de Engenharia

Maria Madalena Alves Martins de S

Aplicao de -Ciclodextrinas no

Tingimento de Materiais Txteis

Tese de Mestrado em Qumica Txtil

Trabalho Efectuado sob a Orientao da

Professora Doutora Graa Maria Barbosa Soares

Julho de 2008

Aplicao de -Ciclodextrinas no Tingimento de Materiais Txteis

Mestrado em Qumica Txtil ii

Agradecimentos

Ao iniciar a apresentao deste trabalho queria aqui expressar publicamente os meus mais

sinceros agradecimentos a todos aqueles que me apoiaram na realizao deste trabalho,

nomeadamente:

minha orientadora, Professora Doutora Graa M. B. Soares, por todo o apoio, constante

incentivo, disponibilidade, ensinamentos transmitidos e pela orientao ao longo de todo este

trabalho; tambm quero aqui exprimir o meu sincero agradecimento pela sua dedicao, pela

ajuda e pela oportunidade proporcionada de participarmos no 21st IFATCC INTERNATIONAL

CONGRESS em Barcelona no corrente ano. A presena neste to importante congresso

incentivou-me ainda mais para a realizao deste trabalho.

Ao Professor Doutor Jorge Santos pelo apoio, suporte e esclarecimentos que se revelaram to

importantes em determinadas fases deste trabalho.

TEBE Empresa Txtil de Barcelos, em particular ao seu presidente Eng. Franois Gros, ao seu

gestor Eng. Amncio Torres e aos responsveis da Tinturaria pelo constante apoio, incentivo e

disponibilidade para apoiar em tudo o que fosse necessrio.

minha famlia, em particular aos meus pais e ao Antnio, que sempre me apoiaram e

acarinharam, apesar da minha constante falta de tempo e da pouca ateno que lhes dediquei

ao longo da realizao de todo este trabalho.

A todos muito obrigada.


Mestrado em Qumica Txtil iii

Resumo

A aplicao de -Ciclodextrinas (CD) no tingimento txtil tem vindo a assumir um interesse

crescente entre a comunidade cientfica. A modificao das propriedades fsico-qumicas dos

corantes, tais como, solubilidade, estabilidade ou afinidade para os materiais txteis conseguida

pela sua capacidade de formar complexos de incluso com as CDs.

A produo de materiais celulsicos fluorescentes condicionada pela indisponibilidade de

corantes no mercado para este fim. Assim sendo, o objectivo da primeira parte deste trabalho foi

desenvolver um mtodo que permitisse o tingimento de fibras celulsicas usando os corantes

fluorescentes disponveis para fibras sintticas. Para isso, duas -Cicloclodextrinas comerciais,

um derivado metilado e um hidroxipropilado, foram testadas num processo de tingimento,

usando a Rodamina B como corante modelo. Analisou-se influncia de todos os parmetros de

processo, como o pH, concentrao de corante, tipo e concentrao de CD e agente catinico.

Verificou-se que o mtodo em duas fases, consistindo num processo de impregnao com

corante -CD a pH alcalino e temperatura ambiente, seguido de uma fixao o processo mais

conveniente para a obteno materiais fluorescentes com desempenho conveniente.

A segunda parte do trabalho foi dedicada ao desenvolvimento de um processo de aplicao

alternativo de corantes de cuba ao algodo, sem recurso a processos de oxidao-reduo.

Escolheram-se como corantes modelo trs corantes vulgarmente usados na indstria, baseado no

facto de apresentarem capacidade de complexao com CD em estudos de modelizao

molecular previamente feitos.

Todos os factores que podiam influenciar o processo de aplicao do corante foram analisados.

Obtiveram-se materiais de algodo tingidos com um aspecto envelhecido interessante usando

uma combinao de corante, CD, fosfato trissdico, carbonato de sdio e agente catinico, para

melhorar as propriedades de solidez gua e lavagem. Os melhores resultados foram obtidos a

95C e pH 11 e as amostras tingidas apresentaram um bom compromisso em termos de

propriedades de solidez lavagem e comportamento mecnico.


Mestrado em Qumica Txtil iv

Abstract

The application of -cyclodextrins (CD) in the textile dyeing processes has been coming to

assume a growing interest among the scientific community. The modification of physical and

chemical properties of dyes, such as, solubility, stability or even affinity for the textile materials is

guaranteed by their ability to form inclusion complexes with CDs.

The production of fluorescent cellulosic materials is conditioned by the unavailability of dyes in

market for these propose. Therefore, the aim of the first part of the present work was to find out

suitable method of dyeing cellulosic fibers using available fluorescent dyes for the dyeing of

synthetic fibers. To that, two different commercial -cyclodrextrins, methylated and

hydroxypropilated derivatives were tested in a dyeing process using Rhodamine B as model dye.

The influences of process parameters, like pH, dye concentration, type of CD and concentration

as well as cationic agent were analysed. It was found that the two-step method, consisting of one

impregnation process with dye dye-CD complexes, at alkaline pH and room temperature followed

of a fixation step is the most convenient process to obtain fluorescent dyed fabrics with suitable

performance.

The second part of work was dedicated to develop an alternative process to apply vat dyes in

cotton materials without the oxidation-reduction process. Three dyes widely uses in industrial

applications were chosen as model compounds based in their ability to complex with CD previous

defined by molecular modelling studies.

All factors that could influence the application of the dye were analysed. An interesting aged

dyed cotton material were obtained using a combination of vat dye, CD, trisodium phosphate,

sodium carbonate and a cationic agent, to improve water and washing fastness properties. The

best results were obtained at 95C and pH 11 and the obtained samples presented good balance

between washing fastness and mechanical properties.


Mestrado em Qumica Txtil v

ndice Geral

Agradecimentos ________________________________________________________ ii

Resumo ______________________________________________________________ iii

Abstract ______________________________________________________________ iv

ndice Geral ___________________________________________________________ v

ndice de Figuras ______________________________________________________ viii

ndice de Tabelas _______________________________________________________xi

Lista de Smbolos e Abreviaturas _________________________________________ xiv

DESENVOLVIMENTO TERICO ____________________________________________ 1

Captulo 1 Fibras Celulsicas, Corantes e Tingimento _______________________ 2

1.1. Fibras Txteis _______________________________________________________ 3

1.1.1. Introduo _______________________________________________________________ 3

1.1.2. Fibras Celulsicas __________________________________________________________ 4

1.1.2.1. Algodo ____________________________________________________________ 4

1.2. Corantes ___________________________________________________________ 9

1.2.1. Introduo _______________________________________________________________ 9

1.2.2. Estrutura Molecular dos Corantes ______________________________________________ 11

1.2.3. Corantes e Tingimento de Fibras Celulsicas ______________________________________ 14

1.2.3.1. Corantes de Cuba ____________________________________________________ 15

1.2.3.2. Corantes cidos _____________________________________________________ 22

1.2.4. Fluorescncia e Corantes Fluorescentes _________________________________________ 24

1.3. Mtodos e Processos de Tingimento ___________________________________ 26

1.3.1. Introduo ______________________________________________________________ 26

1.3.2. Factores Fsico-Qumicos que Influenciam o Processo de Tingimento _____________________ 27

1.3.3. Fixao do Corante na Fibra Txtil durante o Processo de Tingimento ____________________ 29

1.3.4. Alguns Produtos Auxiliares usados no Processo de Tingimento de Materiais Txteis __________ 29

1.3.5. Processos de Tingimento ____________________________________________________ 30


Mestrado em Qumica Txtil vi

1.3.5.1. Processo de Tingimento por Esgotamento ou Processo Descontnuo ________________ 31

1.3.5.2. Processo de Tingimento por Impregnao ou Processo Contnuo ___________________ 32

1.4. Avaliao de Cor e Tingimento ________________________________________ 37

1.4.1. Introduo ______________________________________________________________ 37

1.4.2. Medio da Reflectncia em Materiais Txteis _____________________________________ 37

1.4.3. Avaliao do Rendimento Colorstico dos Corantes __________________________________ 38

1.4.4. O Sistema CMC __________________________________________________________ 40

1.4.5. Avaliao dos Materiais Tingidos ______________________________________________ 43

1.4.5.1. Importncia da Qualidade nos Materiais Tingidos ______________________________ 43

1.4.5.2. Princpios de Solidez dos Corantes ________________________________________ 44

1.4.5.3. Resistncia dos Materiais Tingidos a Agentes Prejudiciais ________________________ 45

1.4.5.4. Testes de Solidez Lavagem (ISO C01-C06) _________________________________ 46

1.4.5.5. Outras Propriedades de Solidez __________________________________________ 47

Captulo 2 Ciclodextrinas e sua Aplicao nos Processos Txteis _____________ 48

2.1. Ciclodextrinas _____________________________________________________ 49

2.1.1 Introduo ______________________________________________________________ 49

2.1.2. Ciclodextrinas Modificadas ___________________________________________________ 52

2.1.2.1. Ciclodextrinas Metiladas _______________________________________________ 53

2.1.3. Toxicidade das CDs ________________________________________________________ 53

2.2. Aplicao de Ciclodextrinas nos Processos Txteis _______________________ 55

2.2.1. Introduo ______________________________________________________________ 55

2.2.2. Complexao com Ciclodextrinas ______________________________________________ 58

2.2.2.1. Encapsulao de Corantes com Ciclodextrinas ________________________________ 60

PARTE EXPERIMENTAL _________________________________________________ 62

Captulo 3 - Estudo da Aplicao da Rodamina B com -Ciclodextrinas ao Algodo 63

3.1. Introduo ________________________________________________________ 64

3.2. Materiais e Mtodos ________________________________________________ 65

3.2.1. Materiais _______________________________________________________________ 65

3.2.1.1. Substrato txtil ______________________________________________________ 65

3.2.1.2. Reagentes _________________________________________________________ 65

3.2.1.3. Ciclodextrinas _______________________________________________________ 65

3.2.1.4. Corante ___________________________________________________________ 67


Mestrado em Qumica Txtil vii

3.2.2. Procedimento Experimental __________________________________________________ 69

3.2.2.1. Tingimento do Algodo com o Corante Rodamina B ____________________________ 69

3.2.2.2. Processo de Fixao do Corante Rodamina B ao Algodo ________________________ 69

3.2.3. Controlo de Qualidade dos Materiais Tingidos _____________________________________ 70

3.3. Apresentao e Discusso de Resultados _______________________________ 71

3.3.1. Aplicao da Rodamina B na Ausncia de -CD ____________________________________ 72

3.3.2. Aplicao da Rodamina B com 2-Hidroxipropil--CD e Metil--CD _______________________ 72

3.4. Concluses ________________________________________________________ 86

Captulo 4 - Estudo da Aplicao de Corantes de Cuba com -Ciclodextrinas a

Materiais Celulsicos __________________________________________________ 87

4.1. Introduo ________________________________________________________ 88

4.2. Materiais e Mtodos ________________________________________________ 89

4.2.1. Materiais _______________________________________________________________ 89

4.2.1.1. Substrato txtil ______________________________________________________ 89

4.2.1.2. Reagentes _________________________________________________________ 89

4.2.1.3. Ciclodextrinas _______________________________________________________ 89

4.2.1.4. Corantes___________________________________________________________ 90

4.2.2. Procedimento Experimental __________________________________________________ 91

4.2.2.1. Tingimento Tradicional do Algodo com Corantes de Cuba _____________________ 91

4.2.2.2. Tingimento com Corantes de Cuba e -Ciclodextrinas ___________________________ 92

4.2.3. Controlo de Qualidade dos Materiais Tingidos _____________________________________ 93

4.3. Apresentao e discusso de resultados ________________________________ 93

4.3.1. Corantes de Cuba e Ciclodextrinas _____________________________________________ 94

4.3.2. Aplicao dos Corantes de Cuba usando o Processo de Oxidao-Reduo ________________ 95

4.3.3. Aplicao dos Corantes de Cuba usando -CD ____________________________________ 98

4.4. Concluses _______________________________________________________ 118

Capitulo 5 - Perspectivas Futuras _______________________________________ 119

5.1. Perspectivas Futuras _______________________________________________ 120

Capitulo 6 - Bibliografia ______________________________________________ 121

6.1. Bibliografia _______________________________________________________ 122


Mestrado em Qumica Txtil viii

ndice de Figuras

Figura1- Estrutura da celulose destacando a unidade bsica repetitiva (celobiose) e

extremidades

Figura 2- Reaco de diazotao

Figura 3- Estrutura molecular (a) Naftaleno, (b) Antraquinona

Figura 4- Exemplo do processo de reduo do corante de cuba com ditionito de sdio.

Figura 5- Reaces qumicas envolvidas na formao de um ster leucoderivado

Figura 6- Exemplo de uma reaco de oxidao-reduo

Figura 7- Exemplo de uma reaco redox considerando os seus pares redox conjugados

Figura 8- Esquema das reaces qumicas durante o tingimento de corantes cidos

Figura 9- Ilustrao da aceptibilidade eplisoide da equao da diferena de cor CMC (nos trs

semi-eixos)

Figura 10- Estrutura molecular das ciclodextrinas

Figura 11- Estrutura molecular das ciclodextrinas alfa, beta e gama

Figura 12- Estrutura externa da CDs so hidroflicas e internamente so hidrofbicas

Figura 13- Pontos de modificao mais frequentes, nos hidroxilos das CDs

Figura 14- Modificao superficial com ciclodextrinas

Figura 15- Estrutura qumica da Cavasol W7 M

Figura 16- Estrutura qumica da Cavasol W7 HP

Figura 17- Estrutura qumica da Rodamina B

Figura 18- Espectro de excitao (a) e espectro de emisso da Rodamina B (b)

Figura 19- Modelagem molecular do complexo Rodamina-CD

Figura 20- Amostra resultante da impregnao da Rodamina B (1%)

Figura 21- Valores de reflectncia (%) das diferentes amostras tingidas com Rodamina B e HP-

-CD nas seguintes condies: A12- 10% CD, 1%RdB e com tratamento posterior; A1-

10% CD HP e 1%RdB; A2- 20% CD HP, 1%RdB; A3- 10% CD e 2%RdB.


Mestrado em Qumica Txtil ix

Figura 22- Valores de reflectncia (%) das diferentes amostras tingidas com Rodamina B e M- -

CD nas seguintes condies: B12- 10% CD M e 1%RdB e com tratamento posterior,

B1- 10% CD M e 1%RdB; B2- 20% CD M e 1%RdB; B3- 10% CD M e 2%RdB.

Figura 23- Estrutura qumica do corante Vermelho Cibanon 2B

Figura 24- Estrutura qumica do corante Azul Cibanon RSJ

Figura 25- Amostras de algodo tingidas com corante Cuba (1%) e 2-Hidroxipropil--

Ciclodextrina (10%)

Figura 26- Amostras de algodo tingidas com corante Cuba (1%) e Optifix (60gL-1)

Figura 27- Amostras de algodo tingidas com corante Cuba (1%), 2-Hidroxipropil--Ciclodextrina

(10%) e Optifix (60gL-1)

Figura 28- Amostras de algodo tingidas a 40C com corante Cuba (1%), 2-Hidroxipropil--

Ciclodextrina (10%) e Carbonato de Sdio (15gL-1)

Figura 29- Valores de K/S para as amostras de algodo tingidas a 40C com corante Cuba (1%),

2-Hidroxipropil--Ciclodextrina (10%) para cada um dos corantes, que correspondem

a Am1, Vm1 e Az1; os valores de K/S para as amostras de algodo tingidas a 40C

com corante Cuba (1%), 2-Hidroxipropil--Ciclodextrina (10%) e Carbonato de Sdio

(15gL-1) para cada um dos corantes correspondem aos ensaios Am7, Vm7 e Az7

Figura 30- Amostras de algodo tingidas com corante Cuba (1%), 2-Hidroxipropil--Ciclodextrina

(10%) e Optifix (60gL-1)


Ciclodextrina (10%) e Optifix (60gL-1) adicionado 10 minutos antes do fim do

tingimento


Ciclodextrina (10%) e Carbonato de Sdio (15gL-1)

Figura 33- Valores de K/S para as amostras de algodo tingidas a 40C (Am7, Vm7 e Az7) e a

70C (Am8, Vm8 e Az8) para cada um dos corantes, com corante Cuba (1%), 2-

Hidroxipropil--Ciclodextrina (10%) e Carbonato de Sdio (15gL-1)

Figura 34- Amostras de algodo tingidas a 70C e 95C com corante Cuba (1%), 2-Hidroxipropil-

-Ciclodextrina (10%), e Carbonato de Sdio (60gL-1)


Mestrado em Qumica Txtil x

Figura 35- Valores de K/S para as amostras de algodo tingidas a 70C e 95C com corante

Cuba (1%), 2-Hidroxipropil--Ciclodextrina (10%), e Carbonato de Sdio (60gL-1)


Ciclodextrina (10%), Carbonato de Sdio (15gL-1), Soda Custica 38B (6gL-1), Sulfato

de Sdio (20gL-1) e Optifix (60gL-1) adicionado 10 minutos antes do fim do tingimento


Ciclodextrina (10%), Carbonato de Sdio (15gL-1), Fosfato Trissdico (20gL-1) e Optifix

(60gL-1) adicionado 10 minutos antes do fim do tingimento

Figura 38- Valores do rendimento colorstico (K/S) para as amostras de algodo tingidas a 95C

com corante Cuba (1%), 2-Hidroxipropil--Ciclodextrina (10%), Carbonato de Sdio

(15gL-1), Fosfato Trissdico (20gL-1) e Optifix (60gL-1) adicionado 10 minutos antes do

fim do tingimento (Am19/Vm19/Az19) e amostras de algodo tingidas a 95C com

corante Cuba (1%), Carbonato de Sdio (15gL-1), Fosfato Trissdico (20gL-1) e Optifix

(60gL-1) adicionado 10 minutos antes do fim do tingimento (Am17/Vm17/Az17)

Figura 39- Amostras de algodo tingidas com corante Cuba vermelho ou azul (1%), 2-

Hidroxipropil--Ciclodextrina (10%), Carbonato de Sdio (15gL-1), Fosfato Trissdico

(20gL-1) e Optifix (60gL-1) adicionado 10 minutos antes do fim do tingimento pelos

processo 1 e 2 acima descritos


Mestrado em Qumica Txtil xi

ndice de Tabelas

Tabela 1- Amostras resultantes da aplicao da Rodamina B (1%) e 2-Hidroxipropil--

Ciclodextrina ou Metil--Ciclodextrina em diferentes concentraes, usando um

banho a pH 9 e temperatura ambiente, a uma temperatura de fixao de 170C

Tabela 2- Amostras resultantes da aplicao da Rodamina B em diferentes concentraes e 2-

Hidroxipropil--Ciclodextrina (10%), usando um banho a pH 9 e temperatura

ambiente, e uma temperatura de fixao de 170C

Tabela 3- Amostras resultantes da aplicao da Rodamina B em diferentes concentraes e

Metil--Ciclodextrina (10%), usando um banho a pH 9 e temperatura ambiente, e

uma temperatura de fixao de 170C


Ciclodextrina (10%) ou Metil--Ciclodextrina, usando um banho a pH 9 e a diferentes

temperaturas


Ciclodextrina (10%), usando um banho a diferentes valores de pH

Tabela 6- Amostras resultantes da aplicao da Rodamina B (1%) e Metil--Ciclodextrina (10%),

usando um banho diferentes valores de pH


Ciclodextrina (10%) ou Metil--Ciclodextrina, usando um banho a pH 9 e na presena

ou ausncia de sal


Ciclodextrina (10%), usando um banho a pH 9 e com fixao ps tingimento a

diferentes temperaturas com calor seco

Tabela 9- Amostras resultantes da aplicao da Rodamina B (1%) e Metil--Ciclodextrina (10%),

usando um banho a pH 9 e com fixao ps tingimento a diferentes temperaturas

com calor seco


Mestrado em Qumica Txtil xii


Ciclodextrina (10%), usando um banho a pH 9 e a adio do agente fixador, a

temperatura de fixao ps tingimento a 170C ou ps tratamento com resinas a

180C

Tabela 11- Amostras resultantes da aplicao da Rodamina B (1%) e Metil--Ciclodextrina

(10%), usando um banho a pH 9 e adio do agente fixador, a temperatura de

fixao ps tingimento a 170C ou ps tratamento com resinas a 180C

Tabela 12- Resultados dos testes de solidez gua e lavagem das amostras tingidas com

Rodamina B (1%), 2-Hidroxipropil--Ciclodextrina ou Metil--Ciclodextrina (10%),

usando um banho a pH 9 e temperatura ambiente, e uma temperatura de fixao

de 170C (ensaio sem fixador)



com o fixador (30gL-1), usando um banho a pH 9 e a temperatura ambiente, e uma

temperatura de fixao de 170C



fixador (30gL-1), usando um banho a pH 9 e a temperatura ambiente, e uma

temperatura de fixao de 180C com o ps tratamento com resinas

Tabela 15 - Propriedades mecnicas dos ensaios

Tabela 16- Amostras resultantes do tingimento por esgotamento pelo processo tradicional

para cada um dos corantes (1%)

Tabela 17- Resultados obtidos, para o corante Amarelo Cibanon G pelo processo tradicional,

a nvel de manchamento e alterao de cor nos testes de solidez gua e

lavagem

Tabela 18- Resultados obtidos, para o corante Vermelho Cibanon 2B pelo processo

tradicional, nvel de manchamento e alterao de cor nos testes de solidez

gua e lavagem


Mestrado em Qumica Txtil xiii

Tabela 19- Resultados obtidos, para o corante Azul Cibanon RSJ pelo processo tradicional",

nvel de manchamento e alterao de cor nos testes de solidez gua e lavagem

Tabela 20- Resultados dos testes de solidez obtidos para as amostras tingidas com corante

Amarelo Cibanon G, a nvel de manchamento e alterao de cor nos testes de

solidez gua e lavagem


Vermelho Cibanon 2B, a nvel de manchamento e alterao de cor nos testes de



Azul Cibanon RSJ, a nvel de manchamento e alterao de cor nos testes de



Amarelo Cibanon G, processo 2


Vermelho Cibanon 2B, processo 2


Azul Cibanon RSJ, processo 2


Mestrado em Qumica Txtil xiv

Lista de Smbolos e Abreviaturas

i. Smbolos Latinos

A- rea

ab- Coordenadas CIELab

c- Velocidade de Luz Absorvida

C*- Croma

C*- Variao de croma

Cf- Concentrao de corante na fibra

Cmax- Concentrao de corante mximo da fibra

Cs- Concentrao de corante em soluo

D- Coeficiente de Difuso (Fick)

dc/dx- Gradiente de Concentrao (Fick)

ds/dt- Gradiente de Concentrao (Fick)

e- - electro

E- Variao de Energia

ECMC- Variao de cor para a equao CMC

Ft- Fora Motriz

h- Constante de Planck

H*- Tonalidade

H*- Variao de tonalidade

k- Constante de equilbrio

L*- Luminosidade

Log- Logaritmo

L*- Variao de luminosidade

n- Nmero de electres

Ox- Forma oxidada


Mestrado em Qumica Txtil xv

R- Resistncia penetrao das molculas de corante

Red- Forma reduzida

SL, SC, SH- Variaes de Luminosidade, croma e tonalidade

Vt- Velocidade de Tingimento

101010 zyx ++ - Coordenadas do sistema CIE

ii. Smbolos Gregos

- Alfa

- Beta

- Gama

- Variao finita

- Comprimento de Onda

- Frequncia

- Somatrio total

iii. Abreviaturas e Siglas

Am- Amarelo

Az- Azul

BSI- British Standards Institution

BOD- Carncia Bioqumica de Oxignio de Efluentes

Cel- Celulose

CD- Ciclodextrina

CDs- Ciclodextrinas

CD M- Ciclodextrina Metilada

CD HP- Ciclodextrina Hidroxipropilada

CIE Comission Internationale de L`Eclairage


Mestrado em Qumica Txtil xvi

CIELab- Comission Internationale de L`Eclairage usando as coordenadas Lab

CMC- Colour Matching Comittee

COD- Carncia Qumica de Oxignio de Efluentes

DIMEB- Dimetil-beta-ciclodextrina

EN- Norma Europeia

HPCD- Hidroxipropil beta Ciclodextrina

ISO- Internatinal Standard Organization

Min- Minutos

Owf- On weight fiber

RdB- Rodamina B

SDC- Society of Dyers and Colourists

TRIMEB- Trimetil-beta-ciclodextrina

K/S- Rendimento Colorstico

UV- Ultravioleta

Vm- Vermelho

TOC- Carbono Orgnico Total de Efluentes

DESENVOLVIMENTO TERICO


Mestrado em Qumica Txtil 2

Captulo 1 Fibras Celulsicas, Corantes e Tingimento



1.1. Fibras Txteis

1.1.1. Introduo

As fibras txteis podem ser divididas em dois grandes grupos denominadas fibras naturais e

sintticas. As fibras naturais mais utilizadas so celulsicas (com cadeias polimricas lineares de

glucose) e protecas (polmero complexo composto por diferentes aminocidos). Nas primeiras se

incluem o algodo e linho, fazendo a l e a seda parte do segundo grupo.

As fibras sintticas so comercializadas como viscose (xantato de celulose obtida da madeira),

acetato de celulose (triacetato obtido da madeira), poliamida (condensao do cido adpico e

hexametileno diamina), polister (polmero do cido terefltico e etilenoglicol) e acrlica

(polimerizao da acrilonitrilo). Todas estas fibras podem ser coloridas numa larga gama de

cores, apresentando propriedades de solidez diversas, sendo usadas numa imensido de

diferentes produtos txteis. Cada uma destas fibras requer corantes com caractersticas bem

definidas, aplicados de acordo com mtodos de tingimento adequados.

Muitas vezes os materiais apresentam-se em misturas de fibras, mas o tingimento da maioria das

fibras secundrias frequentemente similar ao das fibras principais.

As fibras naturais apresentam uma srie de desvantagens inerentes. Estas fibras apresentam

variaes significativas em termos de durabilidade, delicadeza, forma, entre outras propriedades

fsicas, dependendo das condies de origem em termos de localizao e condies de

crescimento. As fibras animais e vegetais tambm contm considerveis quantidades de

impurezas, que devem ser removidas antes do tingimento txtil. As fibras fabricadas

artificialmente so bastante mais uniformes em termos de propriedades fsicas. Estas fibras

possuem apenas como contaminantes pequenas quantidades de oligomeros, polmeros de baixo

peso molecular e ligeiramente solveis assim como alguns lubrificantes que foram produtos

qumicos adicionados para facilitar o processo de produo das fibras. Estes aditivos so

relativamente fceis de remover comparativamente com a dificuldade de purificar as fibras

naturais.



Mas as fbras naturais apresentam um sem nmero de vantagens que as tornam comercialmente

muito atractivas. Para alem de propriedades de conforto e caractersticas estticas atraentes, tm

capacidade de absoro de gua que vai condicionar o seu comportamento, nomeadamente no

que se refere possibilidade de serem tingidas ou acabadas. As fibras celulsicas ou proteicas

so hidroflicas e absorvem elevadas quantidades de gua, o que provoca um inchao radial. Pelo

contrrio, as fibras sintticas so hidrofbicas, e quase no absorvem gua.

O carcter hidroflico ou hidrofbico das fibras vai influenciar o tipo de corante a usar no seu

tingimento (GUARATINI ET AL., 2000; BROADBENT, 2001).

1.1.2. Fibras Celulsicas

1.1.2.1. Algodo

O algodo sem dvida uma das fibras txteis mais importantes. A fibra de algodo resulta de

sementes de plantas do gnero Gossypium, cultivadas em climas sub-tropicais. A morfologia da

fibra do algodo extremamente complexa.

A fibra de algodo apresenta uma cutcula ou parede celular exterior que relativamente

hidrofbica, contendo alguma celulose e acompanhada de gorduras e ceras. Estas sero

quebradas e removidas durante o processo de preparao (lavagem e branqueamento) para

tornar as fibras mais absorventes. A cutcula uma camada das clulas primrias composta de

fibrilas entrecruzadas de celulose contendo algumas pectinas.

A camada interior, secundria, constituda por sucessivas camadas de fibrilas. Estas so

estruturas longas e esta espiral envolve a fibra de uma forma helicoidal. De tempos em tempos,

as espirais mudam de direco e so responsveis pelas caractersticas convulses da fibra de

algodo que se desenvolvem na primeira secagem. Por sua vez, as fibrilas so compostas por

pequenas microfibrilas, as mais pequenas so a combinao de molculas de celulose.



O lmen, a cavidade que pode permanecer depois do protoplasma no interior da clula ser

evaporado, tem protenas e a matria corada e minerais so depositados nas suas paredes

(BROADBENT, 2001).

Quimicamente o algodo constitudo por celulose pura, e contm uma pequena quantidade de

impurezas, entre as quais, gorduras e ceras naturais, pectina, matria corada e compostos de

azoto (substncia que enche o lmen).

Os cidos inorgnicos diludos a frio no atacam o algodo, porm, se aps a impregnao com

estes cidos secarmos o substrato, este ser fortemente danificado. O cido sulfrico

concentrado e em aco prolongada transforma o algodo em compostos solveis como a

dextrina.

O algodo pode ser fervido em solues alcalinas sem ser prejudicado, sendo, porm

recomendvel a ausncia de ar, pois na presena do mesmo pode haver enfraquecimento da

fibra pela formao de oxicelulose (TWARDOKUS, 2004).

As fibras celulsicas absorvem largas quantidades de gua (20-30% para uma humidade relativa

de 100% a 25C). A celulose um polialcool, mas as ligaes fortes de hidrognio entre os

grupos hidroxilo de molculas de polmero vizinhas no so facilmente quebradas, mesmo na

presena de gua. Na realidade, a gua no penetra no interior compacto das regies cristalinas

da celulose. Contudo, o algodo relativamente hidroflico, sendo uma fibra absorvente. A sua

estrutura porosa permite uma penetrao rpida de molculas de gua entre as fibrilas e no

interior da regio amorfa do polmero, onde podem ser facilmente formadas ligaes de

hidrognio com grupos hidroxilo de celulose livres.

O elevado peso molecular e a cristalinidade da celulose so assim responsveis pelas suas boas

propriedades mecnicas e a sua estrutura fibrilar e as regies amorfas pelo seu carcter

hidroflico. Desta forma, as propriedades fsico-qumicas e mecnicas da celulose esto

relacionadas com a sua constituio qumica. Este polissacardeo formado por unidades de -

D-glicopiranose unidas por ligaes glicosdicas; a unidade estrutural a celobiose ou anidro

glicose sindiottica (Figura 1); os seus grupos terminais so diferentes quanto reactividade.



Figura 1- Estrutura da celulose

As cadeias de celulose formam ligaes de hidrognio intramoleculares (entre grupos hidroxilo da

mesma cadeia) e intermoleculares (entre grupos hidroxilo de cadeias adjacentes). O primeiro tipo

de interaco responsvel pela rigidez da cadeia e o segundo pela formao da fibra vegetal, ou

seja, as cadeias de celulose agregam-se formando as microfibrilas, que por sua vez se agregam

formando as fibrilas que se ordenam para formar as sucessivas paredes celulares da fibra.

As fibras de celulose so constitudas de regies ordenadas tridimensionalmente (cristalitos) que

se alternam com as regies amorfas (completamente desordenadas). A relao entre regies

ordenadas e desordenadas varia consideravelmente conforme a origem da celulose. Os cristalitos

da celulose possuem vrias formas polimrficas. Estas dependem das condies em que as

regies cristalinas foram formadas. As regies amorfas da celulose so determinantes no seu

comportamento em processos a molhado, uma vez que elas permitem que os compostos

acedam fibra. Um exemplo disso o tingimento das fibras em que a penetrao dos corantes

acontece atravs destas zonas no cristalinas.

A reactividade da celulose governada por grupos funcionais presentes na estrutura qumica e

interaces fsicas entre as cadeias do polimero. A presena de regies amorfas e cristalina na

fibra da celulose determina a acessibilidade dos agentes qumicos aos grupos reactivos

(BROADBENT, 2001; INGAMELLS, 1993).



Um nvel relativamente elevado de absoro de gua e boas propriedades de frescura contribuem

para que o algodo seja uma das fibras mais confortveis. Devido aos grupos hidroxilos da

celulose, o algodo tem uma grande capacidade de atraco pela gua. Assim que, a gua

penetra na fibra, o algodo incha e a sua seco cruzada torna-se mais arredondada. A elevada

capacidade de inchar quando est hmido permite ao algodo absorver at cerca de um quarto

do seu peso em gua. Isto significa que em presena de temperaturas elevadas a transpirao do

corpo humano absorvida pelos tecidos de algodo, sendo transportado ao longo dos fios para a

superfcie exterior da roupa e evaporados para o ar. Assim, o corpo ajudado pelo tecido a

manter a sua temperatura.

Talvez a maior desvantagem das peas de algodo seja a sua tendncia para amarrotar e a

dificuldade para remover os vincos formados. A rigidez das fibras de algodo reduz a capacidade

dos fios para resistir ao amarrotamento. Quando as fibras so dobradas formando uma nova

configurao, as ligaes de hidrognio que mantm as cadeias de celulose juntas rompem-se e

as molculas dispem-se de modo a reduzir o stress dentro da fibra. As ligaes de hidrognio

reorganizam-se em novas posies, sendo que, quando a fora de presso retirada as fibras

mantm-se nas novas posies. a ruptura e a nova organizao das ligaes de hidrognio que

permitem a permanncia dos vincos, sendo assim o algodo tem de ser passado a ferro.

O algodo uma fibra moderadamente forte, com uma boa resistncia abrasiva e uma boa

estabilidade dimensional. resistente aos cidos, lcalis e solventes orgnicos habitualmente

usados. Mas, sendo um material de origem natural, est sujeito aos ataques dos insectos e dos

fungos, evidenciado pela tendncia do algodo para ganhar mofo se permanecer hmido.

O algodo resiste bem luz solar e ao calor, embora uma exposio permanente a uma luz solar

intensa cause o amarelecimento e a eventual degradao da fibra. O amarelecimento pode

tambm ocorrer quando as peas de algodo so secas em secadores a gs. A alterao da cor

o resultado das reaces qumicas entre a celulose e o oxignio ou o xido de azoto contido no

ar quente do secador. O algodo manter a sua brancura mais tempo quando seco em

secadores elctricos.

Uma caracterstica interessante do fio de algodo que ele mais resistente molhado do que

quando est seco. Esta propriedade uma consequncia das caractersticas micro e macro



estruturais da fibra. Quando a gua absorvida, a fibra incha e a sua seco cruzada torna-se

mais arredondada. Normalmente esta absoro pelas fibras vai causar um stress interno

conduzindo ao seu enfraquecimento. Contudo, no caso do algodo, a absoro da gua causa

uma diminuio do stress interno da fibra. Assim, com menos stress interno para compensar a

fibra torna-se mais forte. Ao mesmo tempo, as fibras inchadas no interior dos fios aumentam

fortemente a presso entre elas. A frico interna torna o fio mais forte. Adicionalmente, a gua

absorvida actua como um lubrificante interno que contribui para um maior nvel de flexibilidade

das fibras. Isto contribui para o facto de as roupas de algodo so mais fceis de passar a ferro

quando hmidas. As fibras de algodo so mais susceptveis de encolher aps a lavagem.

Mais do que qualquer outra fibra, o algodo satisfaz os requisitos da indstria do vesturio, da

decorao para o lar e de outras utilizaes. Fornece tecidos leves, fortes, flexveis, fceis de

secar e de lavar. No vesturio, o algodo possibilita roupas que so confortveis, fceis de secar,

com cores duradouras e que so fceis de cuidar. Os aspectos mais desfavorveis so a

propenso dos fios de algodo para encolher e a roupa de algodo para amarrotar. O

encolhimento pode ser controlado pela aplicao de acabamentos anti-encolhimento. Alm disso,

propriedades de presso durveis podem ser aplicadas por tratamentos qumicos ou misturando

com o algodo fibras mais resistentes ao vinco como o polister.



1.2. Corantes

1.2.1. Introduo

As cores sempre exerceram fascnio na humanidade. Por toda a histria, corantes e pigmentos

foram objecto de actividades comerciais. Hoje, so mais de 8 mil compostos diferentes,

substncias que podem ser orgnicas ou inorgnicas. So elas que do cor s nossas roupas,

papeis, casas, carros ou na cosmtica.

H mais de 20 mil anos que o homem utiliza materiais com cores. J se tingiam materiais 3000

A.C. Os corantes naturais que usavam eram extrados a partir das plantas ou animais com gua,

por vezes em condies de fermentao. Os tecidos eram tingidos sendo envolvidos no extracto

aquoso e secos de seguida. Estes corantes possuam um limite de cores condicionado pela flora

local.

Com o tempo, muitos corantes naturais foram sendo descobertos. As capas dos centuries

romanos eram tingidas de vermelho a partir de um corante obtido de um molusco chamado

Murex, um caramujo marinho. Outro corante muito utilizado era o ndigo, conhecido desde os

egpcios extrado da planta Isatis tinctoria.

O primeiro corante orgnico sinttico foi o Mauve, obtido em 1856, por William H. Perkin, atravs

da oxidao da fenilamina (anilina) com dicromato de potssio (K2Cr2O7).

No fim do sculo XIX, surgiram fbricas de corantes sintticos na Alemanha, Inglaterra, Frana e

Sua, fornecendo os corantes para as indstrias de tecidos, couro e papel. J mais

recentemente, nos anos de 1994 e 1995, por questes comerciais e ambientais, as grandes

empresas produtoras de corantes migraram para os pases asiticos, como China, ndia e

Indonsia, implantando unidades prprias ou em parcerias com fabricantes locais (ABIQUIM,

2005).

Os corantes tm que apresentar algumas particularidades estruturais nas suas molculas. As

cores dos corantes e pigmentos so devidas absoro de radiao electromagntica pelos

compostos na faixa da luz visvel (400-720nm). As cores esto relacionadas com a absoro da



radiao em comprimentos de onda particulares, por exemplo a faixa entre 480-530 corresponde

ao vermelho enquanto que para o azul entre 600-700. Esta caracterstica dos compostos

orgnicos poderem absorver radiao electromagntica aproveitada pelas tcnicas de anlise

de infravermelho ou espectroscopia de ultravioleta. Contudo, somente os compostos com vrias

ligaes duplas conjugadas na sua estrutura qumica que so capazes de absorver radiao na

faixa de luz visvel. A forma e frequncia onde ocorre a absoro que define a cor do composto

e a cor observada a complementar cor absorvida. Por exemplo, os corantes pretos, absorvem

radiao em toda a faixa visvel, enquanto que os brancos reflectem toda a luz visvel, e quanto

mais estreita for a faixa de absoro, mais intensa e brilhante ser a cor apresentada. Sem

duvida que estas caractersticas contriburam para a popularidade dos corantes sintticos, que

absorvem em comprimentos de onda bem definidos.

A maioria dos corantes utilizados actualmente so compostos orgnicos sintticos que se fixam,

no caso, fibra txtil e devido ao seu grupo cromforo conferem colorao fibra. Eles so

adsorvidos pela fibra e permanecem retidos por reteno mecnica, ligaes inicas ou

covalentes. Segundo a estrutura qumica que os corantes apresentam, podem ser classificados

como azo, antraquinona, etc.

De acordo com o tipo de aplicao os corantes so classificados como, reactivos, directos,

dispersos, cuba, cidos, entre outros.

H inmeros factores envolvidos na seleco de corantes para corar as fibras, nomeadamente o

tipo de fibra presente, o destino do material txtil e o grau de exigncia pretendido, as

propriedades de solidez exigidas no artigo final, o mtodo de tingimento a ser usado estando

interligado o custo e maquinaria disponvel, e invariavelmente a cor pretendida pelo cliente

(BROADBENT, 2001; INGAMELLS, 1993).



Devido a exigncias do mercado, milhes de compostos qumicos com cor tm sido sintetizados

nos ltimos 100 anos, dos quais cerca de 10.000 so produzidos em escala industrial. Estima-se

que 2.000 corantes diferentes esto disponveis para a indstria txtil actualmente. Este grande

nmero de corantes justificado pela diversidade de fibras existentes, uma vez que cada tipo de

fibra a ser tingida requer corantes com caractersticas prprias e bem definidas. Alm disso, h

uma constante necessidade de novas cores e de corantes com maior capacidade de fixao e

especificidade para com as fibras (GUARATINI, 2000).

1.2.2. Estrutura Molecular dos Corantes

A estrutura das molculas de corante so complexas quando comparadas com a maioria dos

compostos orgnicos.

A formao da cor deriva da deslocalizao de electres atravs de sistemas conjugados de

ligaes duplas e simples. Isto implica que, as molculas que compem o corante sejam

insaturadas, sendo na sua maioria conjuntos de anis aromticos ligados entre si por grupos

designados por cromforos, que fornecem a conjugao necessria.

Estruturalmente, a maioria dos corantes contm um ou mais anis aromticos, unidos num

sistema conjugado. Isto significa que, existe uma longa sequncia de ligaes duplas e simples

alternadas entre o carbono e outro tomo ao longo da maior parte da estrutura. Este tipo de

arranjo frequentemente chamado de cromforo. O sistema conjugado permite deslocalizaes

extensas de electres a partir das ligaes duplas e resulta em pequenas diferenas de energia

entre as orbitais moleculares ocupadas e desocupadas para estes electres. necessrio pelo

menos 5 ou 6 ligaes duplas na estrutura molecular do composto para ser corado. O

comprimento de onda da luz absorvida capaz de excitar um electro a partir da orbital ocupada

para a orbital molecular desocupada corresponde luz visvel. A diferena de energia menor, o

comprimento de onda mais longo de energia absorvida, corresponde equao de Planck:



hchE ==

(1)

Nesta equao, E corresponde diferena de energia entre a molcula orbital implicada, h a

constante de Planck, a frequncia e c a velocidade da luz absorvida, e o comprimento

de onda.

Uma reaco particularmente importante na sntese de corantes a reaco de diazotao, que

permite a sntese dos corantes azo. A Figura 2 ilustra esta reaco de diazotao, na qual a

amina diazotada com o cido nitroso para formar o sal diaznio (no se forma o sal diaznio se

for usada uma amina aliftica). Estes sais reagiro prontamente com um agente apropriado para

formar a molcula de corante.

Figura 2- Reaco de diazotao

muito usual em molculas de corantes encontrar anis fundidos, como o naftaleno (Figura 3a),

ou anis unidos atravs de outros grupos, como a antraquinona (Figura 3b).



Figura 3- Estrutura molecular (a) Naftaleno, (b) Antraquinona

Existem inmeras possibilidades de construir molculas de corante usando estruturas de formas

conjugadas em que os grupos funcionais de tomos podem ser agregados de forma a obter

propriedades especficas e caractersticas fundamentais que permitem a sua obteno

sistemtica (BROADBENT, 2001; INGAMELLS, 1993).



1.2.3. Corantes e Tingimento de Fibras Celulsicas

A difuso e desenvolvimento do uso de fibras celulsicas naturais como o algodo e linho assim

como de fibras celulsicas regeneradas, conduziu necessidade de obter estes materiais com

muitas cores e diferentes padres para as vrias utilizaes. Tambm os requisitos de qualidade

tiveram que ser ajustados, por exemplo, em utilizaes como uniformes militares e navais, ou

gabardinas de alta performance essencial uma boa solidez luz, mas outras utilizaes podem

requerer bom desempenho em termos de outras propriedades de solidez, nomeadamente

lavagem.

A diversidade de requisitos pretendidos no estabelecimento de requisitos de qualidade dos

materiais txteis conduziu ao desenvolvimento de corantes e mtodos de aplicao diferentes

para as fibras celulsicas. Existem corantes solveis em gua aplicados num s banho de

tingimento sem o uso de mordentes (corantes directos), existem corantes solveis em gua que

formam uma ligao qumica com a fibra (corantes reactivos) e ainda existem corantes insolveis

na gua, que so solubilizados para serem aplicados e posteriormente so convertidos em

pigmentos insolveis aps a sua difuso no interior da fibra (corantes de cuba, azicos e

sulfurosos).

Quando as fibras celulsicas so imersas em gua adquirem uma carga negativa. Como a carga

da fibra a mesma que a do anio do corante, a fibra repele o corante, dificultando ou at

impedindo a sua aproximao. A maioria dos corantes aninicos so solveis em gua e a adio

de electrlitos feita para vencer esta repulso electrosttica entre a fibra e o corante e explicada

pela teoria da membramna de Donnan, permitindo que este seja adsorvido e se ligue ao material.

A fora das ligaes entre corante e fibra obviamente dependente do tipo de corante usado,

assim como o rendimento colorstico e a solidez a hmido dos materiais tingidos. A fora

combinada das interaces moleculares envolvidas denominada como afinidade do corante

para o substrato. Esta uma quantidade termodinmica que pode ser medida, ento a seleco

do corante pode ser ajudada pelo ordenamento dos membros de qualquer classe de corante por

ordem de afinidade.



Contudo, como a afinidade medida sob condies especificamente definidas de temperatura,

pH e concentrao de sal, os valores obtidos permitem a comparao entre corantes somente

sob condies especficas.

As condies alteram sempre durante o processo de tingimento, e o termo menos especfico, a

substantividade, o mais til para o tintureiros, porque pode indicar-lhes o nvel de esgotamento

do corante a obter (ver o corante desaparecer do banho de tingimento para a fibra, em boas

condies). Geralmente, a afinidade de um corante para um substrato em particular est

relacionada com a substantividade sob aplicaes prticas.

1.2.3.1. Corantes de Cuba

Os corantes de cuba so usados em tingimento e estamparia em todo o tipo de fibras celulsicas

e em misturas de algodo e polister. Apresentam-se como pigmentos insolveis, sendo a sua

aplicao dependente de reaces reversveis de oxidao-reduo. No banho de tingimento, o

pigmento convertido para a sua forma solvel, sendo necessrio para isso uma soluo

fortemente alcalina na presena de um poderoso agente redutor. Forma-se o composto leuco

do corante, o qual solvel em gua mas com uma cor frequentemente diferente da cor original

do pigmento. Por este motivo, possvel tingir as fibras de celulose na forma solvel do corante;

quando o esgotamento do corante estiver completo o composto leuco oxidado, obtendo

assim a forma corada.

A maior parte dos corantes de cuba so baseados em cromforos de antraquinona ou de ndigo.

O ndigo um dos corantes mais antigos que ainda continua em uso, pelo facto de um largo uso

do efeito Denim. Muitos corantes de antraquinona so complexos de quinonas policiclicas, e

todos possuem dois grupos carbonilo (C=O) unidos por um sistema alternado de ligaes duplas

e simples. Este arranjo molecular responsvel pela fcil reversibilidade da reaco redox, da

qual a aplicao dos corantes de cuba depende.

Os corantes de cuba sintticos so caros porque so difceis de preparar, e o seu uso

normalmente directo para tecidos de alta qualidade. No obstante, os corantes de cuba so



largamente usados para artigos de elevada solidez luz, tais como, uniformes militares e navais,

toldos, cortinas, tapearia e gabardinas de alta qualidade.

Os corantes de cuba antraquinnicos so largamente usados no fabrico de, por exemplo, para

camisas, toalhas de mesa, roupas de desporto, roupa para criana e mulher. Com uma cuidada

seleco de corantes, o uso de corantes de cuba permite que materiais sejam preparados com

uma garantia contra a alterao de cor. Contudo, a limitao destes corantes a falta de

algumas gamas de cores como o escarlate, castanho e os lilases.

i. Formas de Reduzir os Corantes de Cuba

A solubilizao dos corantes de cuba feita por reduo, em meio alcalino, sendo vulgarmente

utilizado como composto redutor o hidrossulfito de sdio ou derivados estabilizados do mesmo e

como agente alcalino a soda custica. Durante este processo de reduo, o composto redutor

usado oxidado, frequentemente de forma irreversvel.

A quantidade de agente redutor depende da estrutura qumica do corante, nomeadamente do

nmero de grupos redutveis, massa molecular relativa e contedo em corante puro, da rea

especfica do corante, da temperatura e agitao do banho e do arejamento da reaco (BOZIC

ET AT., 2008).



Figura 4- Exemplo do processo de reduo do corante de cuba

com ditionito de sdio.

Embora seja possvel isolar a forma reduzida do corante, esta prontamente oxidada pelo ar para

promover a cor com o leuco derivado. Contudo, possvel converter o cido leuco no ster leuco,

um derivado que apresenta uma maior resistncia oxidao e uma maior solubilidade na gua.

Estes steres podem ser formados por reaco de um grupo hidroxilo na forma leuco cida,

formando um ster sulfrico (Figura 5).

Figura 5- Reaces qumicas envolvidas na formao de um ster leucoderivado

Os sais de sdio destes steres so estveis e podem ser armazenados at ao uso pretendido.

Como o grupo ster apenas fracamente ligado restante molcula do corante, facilmente

removido por uma aco de nitrito de sdio em cido sulfrico diludo. O leuco derivado

regenerado pode ser novamente oxidado pela forma de pigmento.

O hidrossulfito pode fazer dois tipos de decomposio: Trmica e Oxidativa.



A decomposio trmica em funo da temperatura, de tal forma que a 100C se decompe

cerca de 80% do total do composto em 1hora.

A decomposio oxidativa produz-se atravs da aco oxidativa, do oxignio do ar, do oxignio

dissolvido na gua e contido na prpria matria-prima. Por tudo isto, deve-se utilizar um excesso

de hidrossulfito de sdio, j que durante o processo de tingimento, se vai consumindo o redutor,

e se este no existir em quantidade suficiente, poder produzir-se oxidao do corante apenas

15-20% do total.

A soda custica o agente alcalino usado no processo, e gasta-se em:

Formao do leucoderivado solvel dependendo a quantidade necessria da

estrutura qumica e da percentagem da saturao por fibra do corante.

Transformao da celulose em lcali-celulose

Cel-OH + NaOH Cel-ONa + H2O

A quantidade de soda adsorvida pela fibra da ordem de 7-25% do total, sendo

funo da temperatura, tempo, concentrao de soda e tipo de fibra celulsica.

Neutralizao dos produtos cidos de decomposio do hidrossulfito, sendo esta

quantidade muito difcil de calcular uma vez que varia em funo das condies de

trabalho.

Por tudo isto, se adiciona sempre um excesso de soda custica (PINTO, 1999; BROADBENT,

2001; INGAMELLS, 1993).

O uso de agentes redutores no re-oxidveis causa vrios problemas inerentes sua descarga,

quer nos equipamentos quer nos efluentes, onde estes produtos podem ser txicos, resultantes

do processo de tingimento com estes corantes. Por esta razo, alguma ateno tem sido dada a

alternativas mais ecolgicas para reduzir os corantes de cuba.

Em 1990, a BASF lanou um novo processo que implica a utilizao de um auxiliar composto por

sulfato de sdio hexahidratado e um catalisador. um mtodo econmico, abrangente mas

limitado obteno de cores pastel (BOZIC ET AL., 2008).

Em 1999, a Dystar apresentou o sistema pro VAT plus que permitiu optimizar a quantidade de

redutor usado, usando um sistema automatizado de doseamento e a medio on-line da variao

do potencial redox no sistema de reduo do corante (BOZIC ET AL., 2008).



Outra estratgia foi o uso de compostos auxiliares do tipo enodiol de baixo peso molecular e -

hidroxicetons. Mas os resultados foram insatisfatrios no que diz respeito reprodutibilidade de

cor e solidez.

Temos ainda os sistemas com tioureia mas com efeito adverso na carga poluente dos efluentes

(faz aumentar o TOC; COD ou BOD).

Podem usar-se tambm acares redutores mas apenas para corantes sensveis a reduo.

Na realidade, o desenvolvimento de processos mais ecolgicos de aplicao txtil de corantes de

cuba permanece um desafio que se coloca aos investigadores.

ii. Mecanismo de Oxidao/Reduo

Como j foi referido anteriormente, a aplicao de corantes de cuba baseia-se num mecanismo

de oxidao-reduo. Historicamente, o termo oxidao, tal como foi utilizado pela primeira vez

por Lavoisier, significava reaco com o oxignio. Posteriormente, foi introduzida a noo

oxidao-reduo, referindo-se transferncia de oxignio de uma espcie qumica para outra,

conceito depois alargado para outras reaces, como a transferncia de hidrognio entre

espcies qumicas.

Com descoberta do electro, por Thomson em 1897, e a introduo do modelo atmico de em

1913, o conceito oxidao-reduo passa a designar processos de transferncia electrnica.

Assim, a oxidao e a reduo de uma espcie qumica corresponderiam, respectivamente,

perda ou ganho de electres por essa espcie. Neste conceito, espcie oxidante ser aquela com

tendncia a captar electres, enquanto que a redutora ser a que cede electres. As mesmas

noes podem ser definidas, mais formalmente, em termos de variao do grau de oxidao

(aumento, no caso de oxidao ou diminuio, no caso de reduo) (SARRAZIN ET AL., 1991).

Um oxidante capta electres e reduzido, ao mesmo tempo que outra espcie, o redutor, perde

electres oxidando-se. Deste facto surge a noo de par oxi-redutor ou par redox, referindo-se a

um oxidante e a um redutor conjugados. A passagem reversvel de uma espcie a outra pode ser

representada por uma equao de semi-reaco,



Figura 6- Exemplo de uma reaco de oxidao-reduo

Considerando este tipo de reaco como uma transferncia electrnica reversvel entre duas

espcies qumicas, no possvel oxidar uma delas sem a reduo simultnea da outra. Assim,

numa reaco de oxidao-reduo, ou reaco redox, devem ser considerados dois pares redox

conjugados e a reaco total pode ser traduzida por uma equao que englobe os dois processos

parciais.

Figura 7- Exemplo de uma reaco redox considerando os seus pares redox conjugados

Forma oxidada + n electres Forma reduzida

Ou

Ox + n e- Red

Ox1 + n1e- Red1

Red2 Ox2 + n2 e-

n2 Ox1 + n1 Red2 n1 Ox2 + n2 Red1



iii. Estrutura e Afinidade dos Corantes de Cuba

Seria natural esperar que as condies que governam a relao entre a estrutura e a afinidade

nos corantes directos seriam tambm de aplicar aos corantes de cuba. Contudo, a situao

mais confusa porque no somente muitas molculas so no lineares, mas so tambm

deficientes em grupos capazes de formar pontes de hidrognio. Em 1936 Phomson (PHOMSON

ET AL., 1936) sugere que a substantividade dos corantes antraquinnicos depende da

complexidade molecular. Todavia, em 1955 Peters e Sumner (PETERS ET AL., 1955) estudaram

o assunto e chegaram concluso que a possibilidade de formao de pontes de hidrognio

entre o corante e a fibra no podia ser ignorada. Todavia, esta explicao no suficiente para

explicar o que acontece, sugerindo-se que as foras de Van der Waals tambm so um factor

importante, sobretudo medida que a complexidade molecular do corante aumenta. Embora a

molcula de corante de cuba possa ser no linear, ela deve ser suficientemente planar para

permitir que se aproxime da zona das foras de ligao com a fibra (PINTO, 1999; GUARATINI,

1999; BROADBENT, 2001; INGAMELLS, 1993).

iv. Velocidade de Tingimento com Corantes de Cuba

Os corantes de cuba possuem uma elevada velocidade de tingimento e, mesmo atingindo o

ponto em que o esgotamento no aumenta mais ao longo do tempo, tal no significa que se

tenha atingido o equilbrio porque, embora a fibra no absorva mais corante, o corante est

apenas situado superfcie da fibra e pode ainda migrar. A igualizao destes corantes

medocre, pelo que convm retardar a sua velocidade de tingimento controlando factores como a

relao de banho e a temperatura. Quanto menor a relao de banho mais rpida ser a

absoro do corante pela fibra.



1.2.3.2. Corantes cidos

Os corantes cidos so normalmente sais de sdio de cidos sulfnicos, ou menos

frequentemente, de cidos carboxlicos e so corantes aninicos em soluo aquosa. Estes

corantes tingem as fibras com cargas positiva em soluo. Isto implica normalmente a

substituio de grupos de ies amnio em fibras como a l, seda e poliamida. Estas fibras

absorvem cidos. O cido protona os grupos amina da fibra e ento eles tornam-se catinicos.

O processo de tingimento envolve a mudana de um anio associado com um anio amnio da

fibra com um anio do corante no banho de tingimento

Figura 8- Esquema das reaces qumicas durante o tingimento de

corantes cidos

Os corantes cidos tm um peso molecular entre 300-1000 gmol-1. Os que apresentam

molculas grandes tm elevada substantividade para a l e a poliamida. Por outro lado, estes

corantes tm uma difuso lenta na fibra e por isso menos capacidade de migrar e de tingir a

fibra. O corante mais hidrofbico, mais alto peso molecular tem, e portanto tem melhor solidez

nos processos a molhado.

A absoro dos corantes pelas fibras de l e poliamida tambm envolvem interaces do corante

com grupos hidrofbicos na fibra, que incluem pontes de hidrognio e interaces de Van der

Waals. Por este motivo, a fixao do corante no ocorre apenas por uma simples atraco inica.

Os corantes cidos tm diferentes estruturas qumicas apresentando vrios sistemas

cromofricos. Permitem, por isso, obter um largo espectro de cores e podem ser aplicados sob

vrias condies.

FibraNH2 (s) + H+ (aq) + HSO4 (aq) FibraNH3

+ HSO4

(s)

FibraNH3+ HSO4

(s) + CoranteSO3

(aq) FibraNH3

+ CoranteSO3 (aq) + HSO4 (aq)



Todas as molculas de corante cido tm como caracterstica comum o facto de possurem pelo

menos um grupo de tomos que lhes permite serem solveis em gua. Normalmente, so

grupos sulfnicos, sendo a maior parte destes compostos, corantes azo sulfonados,

principalmente mono e bis-azo.

Os corantes cidos, normalmente, tm pouca substantividade para as fibras celulsicas e no

permitem esgotamentos de corante apreciveis. Contudo, alguns corantes cidos azo de alto

peso molecular so difceis de distinguir dos corantes directos para o algodo. A caracterstica

que distingue os corantes cidos dos directos, a planaridade molecular dos corantes, que no

essencial para os corantes cidos, mas condio obrigatria para que os corantes directos

tenham substantividade para o algodo (BROADBENT, 2001; INGAMELLS, 1993).



1.2.4. Fluorescncia e Corantes Fluorescentes

No mercado, os corantes fluorescentes disponveis so apenas para fibras sintticas, com a nica

excepo do Amarelo Luminous Remazol FL, da Dystar, lanado para fibras celulsicas e

disponvel no mercado em data posterior ao incio deste trabalho. Apesar disto, estamos

restringidos ao tingimento de fibras celulsicas amarelas fluorescentes e a produo de materiais

celulsicos fluorescentes de outros tons tem que ser feita por estamparia. Os pigmentos usados

no so solveis e no apresentam qualquer substantividade para com as fibras txteis,

precisando a sua fixao na superfcie da fibra de recorrer a um ligante.

Em tinturaria, a utilizao de pigmentos rara pois, tm imensos problemas ao nvel do toque e

de solidez frico, inviabilizando o uso de pigmentos fluorescentes para tingir os materiais

txteis.

O fenmeno da fluorescncia consiste na absoro de energia por electres, que passam do

estado fundamental para o excitado, electres esses que ao retornarem ao estado fundamental

libertam energia a um comprimento de onda superior do absorvido. Os corantes fluorescentes

so assim corantes que absorvem na regio ultravileta do espectro electromagntico e emitem

radiao na regio do visvel.

Os compostos qumicos fluorescentes conhecem-se h muito tempo. Em 1971, o qumico

alemo Adoph Von Bayer descobriu que o aquecimento do anidrido ftlico com resorcinol (1,3-di-

hidroxibenzeno) em soluo aquosa produzia um novo composto, designado por fluorescena. At

hoje, este composto usado em corantes como a eosina (tetrabromofluorescena) e a eritrosina.

A fluorescena um xanteno, uma classe de compostos largamente usada em corantes. Os

corantes de acridina, xanteno e os derivados da rodamina e da ftalena tambm podem ser

includos neste grupo.



O uso de corantes fluorescentes promove um aumento significativo do brilho das cores no

material, o que torna os materiais mais facilmente perceptveis, aumentando assim a sua

visibilidade. Tambm permitem criar efeitos estticos interessantes em roupas de criana, em

roupas desportivas, em uniformes de servios especiais (ex. Polcia) e em materiais de proteco

(SZUSTER ET AL., 2004; USFC).



1.3. Mtodos e Processos de Tingimento

1.3.1. Introduo

O objectivo do processo de tingimento obter uma colorao uniforme das fibras que constituem

o material a tingir, normalmente destinado a ter uma determinada cor especfica.

Qualquer diferena em termos da cor obtida e da cor pretendida pelo cliente imediatamente

visvel. Isto porque o processo delicado e nele interferem um grande nmero de factores que

podem influenciar a aparncia da cor final, entre os quais, as caractersticas da fibra (a textura,

titulo de fio, corte transversal), construo do artigo e os parmetros do processo (pH,

temperatura, tempo de tingimento, agitao).

A colorao do material txtil obtida de muitas formas diferentes, nomeadamente:

1. tingimento directo, em que o corante est numa soluo aquosa em contacto com o

material, sendo gradualmente absorvido para o interior da fibra por causa da sua

inerente substantividade;

2. tingimento com o corante na sua forma solvel em que o composto corado forma um

pigmento insolvel dentro da fibra num tratamento aps o tingimento;

3. tingimento directo seguido de uma reaco qumica do corante com um grupo

apropriado da fibra;

4. adeso do corante ou pigmento na superfcie da fibra usando o mtodo de ligao

propriado.

O processo de tingimento consiste, por isso, na unio do corante apropriado fibra respectiva.

Essa unio apresenta uma determinada resistncia, consequncia da energia da ligao qumica

entre o corante e a fibra; energia de ligao que depende das relaes existentes entre as

estruturas moleculares dos corantes e das fibras e da forma como foi feito o tingimento.



Sempre que o corante em soluo apresenta carga igual da fibra, o processo de tingimento tem

de ser feito na presena de um electrlito. Os electrlitos mais correntemente usados so o

cloreto de sdio (sal comum) e o sulfato de sdio (sal de Glauber).

Outras operaes precedentes ou posteriores ao processo de tingimento so necessrias. O pr-

tratamento, que inclui a preparao e branqueamento do material, pode ser realizado por

operaes contnuas e separadas ou por processos batch na mquina de tingimento. Nestes

tratamentos promove-se a remoo das impurezas naturais e sintticas do material a tingir, para

assim poder obter um bom resultado a nvel de uniformidade de penetrao do banho de

tingimento.

Aps o processo de tingimento, o material lavado para remover restos de resduos. Podem,

ainda, ser necessrios tratamentos adicionais, enquanto o material permanece na mquina, e

que podem incluir:

1. lavagem com detergentes, para remover o corante no fixado na superfcie das fibras

(ensaboamento);

2. podem ser usados banhos com produtos qumicos para melhorar as propriedades de

solidez do material tingido que, no entanto, podem por vezes causar complicadas

mudanas de tom e tingimentos no uniformes; aplicao de acabamentos qumicos

simples de que exemplo vulgar o amaciamento (BROADBENT, 2001; INGAMELLS,

1993).

1.3.2. Factores Fsico-Qumicos que Influenciam o Processo de

Tingimento

Os factores que influenciam o processo de tingimento podem ser de natureza fsica e qumica. Os

primeiros esto relacionados com a estrutura do material, dizem respeito aos espaos vazios na

estrutura das fibras que permitiro a difuso do corante no material txtil. Os factores qumicos

incluem caractersticas referentes s molculas dos corantes, tais como a geometria das

molculas (corantes lineares tm maior substantividade); a valncia residual, as ligaes duplas



conjugadas (maior substantividade); os ncleos benznicos e naftalnicos num mesmo plano, o

que facilita a unio fibra/corante (maior substantividade); a distncia entre grupos substantivos

do corante que deve conter a unidade da cadeia celulose (maior substantividade) e a ligao

entre corante e fibra (por exemplo, pontes de hidrognio, ligaes de Van der Waals). Assim, o

comportamento dos corantes em soluo vai depender do estado dos corantes em soluo, da

interaco entre os corantes no banho, da velocidade de adsoro do corante na superfcie da

fibra, da velocidade de difuso do corante na fibra e da concentrao que permite a saturao da

fibra.



1.3.3. Fixao do Corante na Fibra Txtil durante o Processo de

Tingimento

No processo de tingimento estabelecem-se vrios tipos de ligaes qumicas entre o corante e a

fibra, tais como, ligaes inicas (para l, poliamida e acrlicas), pontes de hidrognio

(usualmente nas fibras proteicas e poliamida), interaces tipo de Van Der Waals e ligaes

covalentes, que implicam a partilha de electres entre corante e fibra. Geralmente os corantes

fixam-se fibra atravs de qualquer das ligaes descritas (regra geral pelo sumatrio de vrios

tipos de ligaes) com a excepo das ligaes covalentes que apenas ocorrem entre os corantes

reactivos e as fibras txteis.

1.3.4. Alguns Produtos Auxiliares usados no Processo de Tingimento de

Materiais Txteis

Nos processos de tingimento de fibras txteis, alm dos corantes que visam conferir cor aos

materiais, encontram-se presentes outras substncias que permitem que ocorra o fenmeno de

adsoro do corante, aumentando o rendimento de fixao ou melhorando a sua distribuio no

material, contribuindo assim para uma boa igualizao e para aumentar os nveis de solidez dos

materiais depois de tingidos. So, pois, produtos que se destinam a apoiar, complementar ou

preparar a aco dos corantes no processo. Estes produtos auxiliares incluem os mais variados

compostos, nomeadamente compostos redutores, oxidantes, fixadores, tensioactivos, cidos,

bases, amaciadores e retardadores.

Entre os produtos auxiliares usados para melhorar a fixao dos corantes s fibras txteis,

utilizam-se substncias fixadoras que criam pontes entre a molcula de corante e a fibra, evitam

a migrao do corante do interior da fibra para o meio externo. Desta forma, melhoram-se os

nveis de solidez do material tingido a processos a molhado, de que so exemplo as lavagens.



A maior utilizao dos oxidantes no branqueamento das fibras. Normalmente usa-se o

hipoclorito de sdio ou diversos perxidos para esse efeito. Mas podem tambm utilizar-se outros

compostos oxidantes, como por exemplo, o dicromato de potssio, cloreto de ferro (III) e o nitrito

de sdio.

Os produtos redutores so menos frequentemente usados na indstria txtil em comparao com

os compostos oxidantes. O redutor mais utilizado o hidrossulfito de sdio para a reduo dos

corantes cuba, bem como para a eliminao dos corantes dispersos superfcie das fibras

sintticas, a operao ps-tingimento designada por limpeza redutora. ainda um agente eficaz

para a desmontagem de tintos.

1.3.5. Processos de Tingimento

O tingimento o processo no qual so aplicados os corantes ao material txtil, ocorrendo uma

modificao fsico-qumica do substrato de forma que a luz reflectida provoque uma percepo de

cor.

Os corantes so normalmente substncias orgnicas capazes de corar substratos txteis ou no

txteis, de forma que a cor no material seja relativamente resistente (slida) luz e a tratamentos

hmidos.

Os corantes so compostos solveis ou dispersos no meio de aplicao que normalmente a

gua e durante o tingimento so adsorvidos e difundem-se para o interior da fibra.

De uma forma geral, os processos de tingimento de fibras txteis podem ser classificados em

processos de esgotamento e de impregnao (PRESTON, 1986; CEGARRA, 1981).



1.3.5.1. Processo de Tingimento por Esgotamento ou Processo Descontnuo

No processo de tingimento por esgotamento, o material imerso no banho, assim

permanecendo durante todo o processo. Os corantes so deslocados do banho para a fibra e tem

de haver contacto frequente entre o banho e a fibra mediante movimentao de um deles ou dos

dois. O corante desloca-se do banho para a fibra devido ao facto de apresentar substantividade

com ela. A substantividade a propriedade do corante que resulta de um conjunto de

caractersticas estruturais da molcula e que se reflecte na afinidade que vai apresentar para a

fibra.

A penetrao do corante na fibra determinada pela velocidade de tingimento que, por sua vez,

depende da velocidade de difuso e adsoro do corante no material. Nestes processos

fundamental o estabelecimento das condies de reaco apropriadas, tais como o valor de pH,

de temperatura, concentrao de electrlito e agitao uniforme do sistema banho-fibra.

Pode dividir-se o processo de tingimento em trs etapas importantes: a montagem, a fixao e

o tratamento final. A fixao do corante fibra feita atravs de reaces qumicas ou da simples

insolubilizao do corante (ou de derivados gerados), e ocorre usualmente durante a fase de

montagem e fixao. Todos os processos de tingimento envolvem uma operao final de

lavagem para retirar o excesso de corante original ou o corante hidrolisado no fixado nas etapas

precedentes.

Podem tambm considerar vrios processos de tingimento de acordo com o tipo de material a

tingir. O tingimento por esgotamento em Barca ou Jet utilizado no caso de material em malha e

em Jigger no caso de tecido. Estes processos diferem na velocidade e no modo como o material

a tingir passa pelo banho.



1.3.5.2. Processo de Tingimento por Impregnao ou Processo Contnuo

No processo de impregnao, o banho permanece estacionado enquanto o substrato passa

continuamente por ele, espremido mecanicamente e fixado por calor seco, vapor ou por

repouso prolongado. O corante deslocado do banho para a fibra por contacto frequente entre o

banho e a fibra.

Em geral, este mtodo limita o processo de difuso do corante, por esse motivo, essencial a

distribuio uniforme do corante durante a fase de impregnao.

Vrios sistemas de tingimento por impregnao podem ser considerados, tais como, Pad Batch,

Pad Roll, Pad Steam, Pad Dry e Pad Steam. Em todos estes processos, o tecido passa pelo

banho de tingimento, espremido por um sistema de rolos designado por Foulard e enrolado.

As principais diferenas referem-se existncia ou no de uma fase de repouso aps o

enrolamento e ao modo de fixao do corante fibra (vapor ou calor seco) (BROADBENT, 2001;

INGAMELLS, 1993).

muito importante o conhecimento do processo de tingimento sobretudo no que se refere ao

mecanismo de reaco corante-fibra e das variveis envolvidas de processo envolvidas. Disso

depende a possibilidade de actuar no processo, optimizando o seu desempenho ou mesmo

desenvolver novos processos que permitam cumprir os requisitos de qualidade que se pretendem

novos corantes, conhecimentos estes que no seriam alcanados baseando-se somente em

experincias prticas.

O processo de tingimento pode ser analisado em termos cinticos, determinando a velocidade de

transferncia do corante do banho para a fibra, da adsoro do corante na superfcie da fibra e

da difuso do corante para o interior da fibra.

Estas velocidades dependem da concentrao de corante e electrlitos no banho de tingimento,

do valor de pH do banho, da temperatura e relao de banho usadas no processo.



A difuso ocorre conforme a Equao de Fick (equao 2):

dx

dcD.A.

dt

ds= (2)

Nesta equao, dt

ds corresponde velocidade de difuso,

dx

dc ao gradiente de concentrao, D

ao coeficiente de difuso e A corresponde rea.

Nesta fase ocorrem a maior parte dos problemas identificados no material tingido. O factor

determinante para se conseguir um tingimento uniforme reside no controlo da velocidade de

adsoro do corante pela fibra. O estudo da cintica do tingimento , portanto, to importante

quanto fase de equilbrio (fase termodinmica).

Geralmente confunde-se a velocidade em que o processo ocorre (cintica) e a grandeza da fora

que provoca o processo. A existncia de uma fora motriz num sistema mecnico no

suficiente para garantir um movimento, visto que, esta fora deve vencer certa resistncia antes

que o movimento seja possvel. Quanto maior a resistncia ao movimento, menor a velocidade

para uma determinada fora. No processo de tingimento admite-se uma fora motriz ou

afinidade, responsvel para a ocorrncia do fenmeno. um parmetro de velocidade ou o grau

de resistncia difuso do corante no interior da fibra (SALEM, 2000).

A forma mais simples de expressar esta ideia mediante a equao da velocidade de tingimento

(equao 3),

R

FtVt = (3)

Nesta equao, Vt corresponde velocidade de tingimento, Ft fora motriz de tingimento e R a

resistncia penetrao das molculas de corante.

Tambm, podemos expressar a velocidade de tingimento atravs da equao 4,

R

1FtVt = (4)



Nesta equao, Ft corresponde ao parmetro de afinidade e R

1 corresponde ao parmetro de

velocidade.

O processo de tingimento pode tambm der analisado do ponto de vista termodinmico. Desta

forma, analisam-se os factores que favorecem a fixao do corante na fibra, sendo denominados

de afinidade do corante para o material.

A tendncia de um sistema passar espontaneamente de um estado de alta energia a outro de

menor energia estudado pela termodinmica, a qual relaciona as mudanas de energia no

incio e no final do processo, quando ocorre o equilbrio, no considerando as fases

intermedirias.

Num sistema de tingimento pareceria existir uma contradio ao princpio de liberdade de

movimento: uma soluo relativamente diluda de corante transfere-se em pouco tempo para um

espao bem mais reduzido na fibra. Uma fora interveio para forar as molculas dos corantes a

permanecer na fibra; esta fora descreve-se vulgarmente por afinidade.

A permanncia do corante na fibra afectada por vrios factores, onde se inclui a vibrao da

estrutura molecular da fibra, a cada momento, tomando novas configuraes, durante o processo

de tingimento existe um constante choque entre as molculas da gua e o corante, dificultando a

sua fixao na fibra e com o aumento da temperatura do sistema, aumenta a vibrao das

molculas da fibra e o movimento das molculas da gua. Todos estes factores influenciam o

esgotamento, uma vez que, o rendimento no total, nem a solidez aos tratamentos hmidos

absoluta.

Aps a fase cintica, o tingimento entra em equilbrio com o corante remanescente no banho, o

que constitui a fase termodinmica.

No estado de equilbrio, a relao corante na fibra-corante no banho expressa por uma

constante de equilbrio K.

As isotrmicas de adsoro demonstram a concentrao da substncia adsorvida numa

superfcie slida em relao sua concentrao de fluido que circunda, quando o sistema est

em equilbrio e a temperatura constante. Existem principalmente trs tipos de isotrmicas de

adsoro no tingimento, normalmente referidas como as de Nernst, Langmuir e Freundlich.



Muitos sistemas de tingimento envolvem apenas adsoro completamente reversvel. As

isotrmicas de equilbrio, estabelecidas pela adsoro do corante a partir da soluo sobre fibras

no tingidas inicialmente, so idnticas s obtidas por desadsoro do corante a partir das fibras

tingidas em um banho de tingimento inicialmente com espaos livres.

A isotrmica de Nernst simples e dada pela equao 5,

kCsCf = (5)

Nesta equao Cf corresponde concentrao de corante na fibra, k a constante de equilbrio e

Cs corresponde concentrao de corante em soluo. Graficamente, os valores de Cf em

funo de Cs representam uma linha linear at um certo ponto, aps este ponto uma linha de

estagnao iniciada, que corresponde saturao do corante na fibra e na gua.

A isotrmica de Langmuir aplicada a processos de adsoro em condies bem especificas no

substrato slido, o qual frequentemente em nmero limitado. Esta situao existe no tingimento

de fibras como a poliamida com um simples mecanismo de mudana de um io, com corantes

cidos. A adsoro de Langmuir engloba caractersticas, como, o corante e a fibra interagem

fortemente, os corantes e fibras tm polaridade oposta e o corante tem afinidade especfica

(limite de saturao fibra tem stios limitados).

KCs1

KCs

C

Cf

max += (6)

Nesta equao Cf corresponde concentrao de corante na fibra, Cmax a concentrao

mxima da fibra,

A isotrmica de Nernst, descrita atrs, um caso particular da isotrmica de Langmuir para a

condio onde KCs bastante pequeno quando comparado com a unidade.



A isotrmica de Freudlich aplica-se em situaes onde a absoro do corante sobre a fibra no

limitada por um nmero especfico de lugares especficos de adsoro e a fibra no se torna

saturada com corante. A equao emprica que descreve esta isotrmica a seguinte:

( ) ( ) ( )CslogklogCflogoukCsCf +== (7)

Nesta equao, Cf corresponde concentrao de corante na fibra, k a constante de equilbrio

e Cs a concentrao de corante em soluo, o expoente frequentemente tem um valor que

ronda os 0.5 para a adoro de corantes aninicos nas fibras celulsicas. A quantidade de

corante adsorvido pela fibra de algodo depende dos poros disponveis na rea de superfcie

(BROADBENT, 2001; SALEM, 2000).

A isotrmica de adsoro para determinado sistema de tingimento tem que ser sempre

determinada experimentalmente.



1.4. Avaliao de Cor e Tingimento

1.4.1. Introduo

A medio da cor apresentada pelos materiais um

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