Monitorização e otimização da cinética de tingimento de fibras celulósicas com corantes reativos polifuncionais

Abstract

Os níveis de competitividade a que a empresas se encontram expostas na atualidade, obriga-as a reduzir os seus custos de processamento, atuando aos mais diversos níveis, nomeadamente reduzindo o stock de materiais e desenvolvendo processos produtivos mais eficazes, mais curtos e globalmente mais rentáveis, sem colocar em causa a qualidade do seu produto final. As empresas têxteis do subsetor dos acabamentos, não fogem a esta regra. Assim, verifica-se que na área do tingimento em particular, as empresas apostam cada vez mais numa criteriosa seleção de corantes, capazes de proporcionar não apenas a cor e as propriedades de solidez desejadas, mas também um comportamento tintorial capaz de reduzir a probabilidade do aparecimento de não conformidades e os tempos globais de processamento. Desta forma conseguem reduzir os custos energéticos e de mão-de-obra, bem como o consumo de água, fatores que constituem elementos chave para aumentar a rentabilidade dos processos que desenvolvem e a sua competitividade no mercado. Neste contexto decidiu-se avaliar e otimizar o comportamento tintorial de duas gamas de corantes reativos, sendo a primeira constituída por corantes reativos bifuncionais da gama Synozol K-HL e a outra por corantes reativos polifuncionais da gama Avitera SE. Em ambos os casos se desconhece os grupos reativos constituintes de cada uma delas. Para cada uma das tricromias analisadas, começou por se avaliar os respetivos comportamentos tintoriais, utilizando os processos de aplicação recomendado pelos respetivos produtores. Numa segunda fase procedeu-se à introdução de correções nos referidos processos, com o objetivo de os otimizar, dando principal ênfase à redução do tempo total de processamento e à redução da velocidade de tingimento nas fases mais críticas do processo. Para tal procedeu-se ao estudo das curvas de esgotamento dos vários corantes, aplicados independentemente e em tricromia, através da utilização do Sistema Integrado a Monitorização da Cor (SIMCOR). Os novos processos de tingimento desenvolvidos no decorrer do estudo proporcionam uma cinética tintorial bastante mais controlada, permitindo obter velocidades de tingimento quase constantes nas etapas mais críticas dos processos, nomeadamente na fase inicial e nos minutos seguintes à introdução do agente alcalino, ou seja no momento em que se inicia o processo de fixação do corante. Este comportamento é fundamental na redução da probabilidade do aparecimento de manchamentos, que poderiam resultar de uma irregular distribuição do corante nas fibras, devido a velocidades de tingimento demasiado elevadas nas etapas anteriormente referidas. O estudo realizado permite também reduzir substancialmente o tempo de tingimento. Assim, no caso dos corantes da gama Synozol K-HL, foi possível reduzir o tempo de processamento em 25 minutos, enquanto que nos corantes da gama Avitera SE foi possível foi possível encurtar o processo de tingimento em 10 minutos. A avaliação da quantidade de corante hidrolisado removido no decorrer dos ensaboamentos finais permite ainda concluir que os novos processos desenvolvidos reduzem o teor de corante hidrolisado presente nas fibras no final do processo de tingimento, situação que contribui para facilitar as lavagens finais, com a consequente redução do consumo de água e do volume de efluentes gerados no decorrer do processo. Este facto, juntamente com o menor tempo de processamento associado à utilização dos novos processos, contribui decisivamente para reduzir o impacto ambiental do tingimento e consequentemente aumentar a sustentabilidade do processo.

Nowadays almost all companies face unprecedented competition, forcing the adoption of techniques aiming to reduce the cost like for instance reducing stock or improving efficiency of the different processes, i.e. making the processes shorter and profitable, without compromising the quality of the products. Textile companies focusing on finishing materials are no exception. Thus, in particular in the dyeing area, the companies increasingly rely on a careful selection of dyes, capable of providing not only the true color with its solid properties, but also a dyeing process able to decrease the probability of appearing non-conformities. This way, they are able to reduce the energy and labor costs as well as water consumption, factors that are key elements to increase the profitability and competitiveness in the market. In this context it was decided to evaluate and optimize the dyeing behavior of two reactive dye ranges: the first consists of reactive dyes of the Synozol K-HL range and the second by reactive dyes of the Avitera SE range. In both cases the reactive groups that are part of each of them are currently unknown. For each of the analyzed process, we began by evaluating the respective dyeing behaviors using the application procedures recommended by the respective producers. In a second phase, small changes were introduced in the aforementioned processes, with the objective of optimizing them, by focusing on reducing the total processing time and the dyeing speed in the most critical phases of the process. For this purpose, an analysis was performed for each process, by using an integrated color monitoring system. The new dyeing processes developed during this thesis provide a much more controlled tinctorial kinetics, allowing almost constant dyeing rates to be obtained in the most critical stages of the processes, namely in the initial phase and in the minutes following the introduction of the alkaline agent, in which the process of fixing the dye begins. This behavior is critical in reducing the likelihood of spotting which could result from an irregular distribution of the dye in the fibers due to a high dyeing rates in the aforementioned steps. This study also allows to substantially reduce the dyeing time. Thus, in the case of the dyes of the Synozol K-HL range, it was possible to reduce the processing time by 25 minutes, whereas in the dyes of the Avitera SE range, we achieved 10 minutes gains as well. The evaluation of the amount of hydrolyzed dye removed during the final soaping also allows to conclude that the new developed processes, reduce the amount of hydrolyzed dye present in the fibers at the end of the dyeing process. As a result, the last washes step is improved, by reducing the water consumption and the volume of effluents generated during this process. This, together with the shorter processing time associated with the use of the new processes, are great contributions to reducing the environmental impact of dyeing process and respectively increasing the sustainability of the process.