Indução plasmática da mercerização em materiais celulósicos

Abstract

Uma das operações que mais enriquece o material têxtil nas operações de preparação é a mercerização. Esta operação consiste na aplicação de um banho alcalino, sendo usualmente o agente escolhido o hidróxido de sódio, altamente concentrado sobre o substrato, fio, tecido ou malha, sob tensão. O objectivo principal deste trabalho é a compreensão da aplicação do tratamento CORONA (tratamento plasmático que resulta da indução do plasma por descarga eléctrica usando ar à temperatura e pressão atmosférica) antes da mercerização, nomeadamente as consequências ao nível das mudanças estruturais e a avaliação da sua eficiência como substituto do agente molhante enquanto promotor da penetração do banho de mercerização no material celulósico. Pretende-se alcançar pela introdução da tecnologia CORONA um incremento nas propriedades conferidas pela mercerização, em grau igual ou superior ao processo tradicional, de forma a tornar esta operação mais económica e ambientalmente menos agressiva. Na ausência de um ensaio que avalie de forma conclusiva o grau de mercerização de um tecido, efectuaram-se diversos testes, em diferentes tipos de substratos oriundos de vários estádios de processamento têxtil, de forma a comprovar por avaliação directa ou indirecta a eficácia da mercerização nos substratos. Na avaliação directa, porque a mercerização consiste na transformação de celulose I em celulose II, determinou-se o grau de mercerização pelo Número de Actividade de Bário, análise por raio-X e FTIR e o teste de benzopurpurina. As alterações que ocorrem na mercerização alteram algumas das propriedades dos substratos como: brilho, resistência mecânica, rendimento tintorial, estabilidade dimensional e toque. Avaliou-se assim de forma indirecta a eficácia da mercerização por avaliação destas propriedades. Para além destes ensaios efectuaram-se, em consequência dos resultados experimentais obtidos, a análise da variação do grau de branco e perda de peso como indicadores da eliminação de impurezas, bem como a dinâmica de absorção do banho de mercerização pelos substratos nas diversas condições estudadas. O novo método proposto mostrou ser, em condições adequadas de descarga, tão ou mais eficaz tanto ao nível do grau de mercerização obtido como na melhoria das propriedades associadas à mercerização quanto o método tradicional. A aplicação da descarga CORONA em substituição do agente molhante mostrou-se igualmente bastante eficaz na eliminação das impurezas apresentando um maior grau de branco e perda de peso após mercerização.

Mercerization is the cellulose’s pre-treatment that can achieve the highest increase in quality. This operation consists in the joint application of an alkaline bath, usually achieved with a high concentration of sodium hydroxide, and tension over yarn, knitted or woven fabric. The prime objective of this work is the comprehension of the application of CORONA treatment (electric discharge through air at normal atmospheric temperature and pressure) before mercerization, including the study of the changes on the fibre structure and evaluation of its efficiency as a substitute of wetting agent to improve the penetration of the mercerization bath on cellulosic materials. With CORONA technology it is intended to reach the same, or higher, level on the increment of properties conferred by traditional mercerization, making this operation more economic and environmentally less aggressive. Given the inexistence of a test to objectively evaluate the mercerization degree, several tests have been made on different substrates (raw, desized and bleached cotton) to verify, directly or indirectly, the mercerization efficiency. In terms of direct evaluation, since mercerization consists on the transformation of cellulose I on cellulose II, the mercerization degree has been evaluated according to Barium Number Activity, X-ray and FTIR analysis and benzopurpurine test. The transformations that occur during mercerization change some textile properties namely: lustre, mechanical properties, ability to absorb dye, dimensional stability and smoothness. The efficiency of the mercerization process was indirectly confirmed by evaluation of those properties. In consequence of the results obtained, the analysis of the whiteness degree and weight loss as indicators of impurities elimination, as well as the bath absorption’s dynamic on mercerization, were also evaluated. The new proposed method for mercerization showed to be, in appropriated discharge conditions, so or more efficient both in terms of the degree of mercerization as in the improvement of mercerization associated properties, when compared with traditional method. When compared with the traditional process the application of CORONA discharge as wetting agent substitute also proves to be very effective on impurities removal presenting a higher whiteness degree and weight loss after mercerization.