Corporate Member Membro Titular

Transcrição

Química Têxtil
ANO XXXII
SET 2009
ISSN 0102-8235
A
A
T CC Corporate Member
Membro Titular
Começa mais uma corrida pela bolsa de estudos.
Conheça os concorrentes ao III Prêmio ABQCT
de Estímulo ao Estudo prof. Josep Valldeperas Morell.
Tecnologia Plasma
Tecnologia Preparação
Tecnologia Qualidade
Tecnologia Processos
Tecnologia Fibras
Tecnologia Corantes
69
Site: www.abqct.com.br
e-mail: [email protected]
ÓRGÃO OFICIAL DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE QUÍMICOS E COLORISTAS TÊXTEIS
Editorial
ABQCT - 35 ANOS DE SUPERAÇÃO
No próximo dia 11 de Dezembro, a ABQCT
estará completando 35 anos de existência. Esta é
uma data significativa, visto que tudo começou
como um sonho que tinha a finalidade de reunir os
profissionais da área de “Química Têxtil” para troca
de experiência e conhecimento técnico visando o
aprimoramento da classe e da indústria em geral.
Ao longo desse período aconteceram inúmeras
“crises” e com elas as dificuldades foram enormes,
porém, tudo foi superado. Estamos agora em meio a
uma crise econômica de âmbito mundial e,
paralelamente, outras epidemias nos afetam de
forma contundente. Mas isto tudo pode ser
superado, desde que os potenciais individuais se
aglutinem e atuem na mesma direção.
A concorrência é imensa e com isso, a
criatividade dos nossos técnicos precisa ser
intensificada e aprimorada. Novos desenvolvimentos tecnológicos aparecem dia a dia. Os desafios
nos obrigam a reciclar, tanto com relação aos nossos
conhecimentos, como os materiais que utilizamos
em nossos processos industriais.
Necessitamos de uma associação mais ativa e
representativa. Para isso, propomos a união dos nossos
esforços no sentido do crescimento intelectual dos
profissionais do segmento têxtil. Nossa revista pode ser
um veículo ativo levando aos leitores os mais novos
desenvolvimentos, visto que as matérias são estudadas
e os resultados acontecem em uma velocidade
realmente incrível.
Conclamamos aos nossos associados que ofereçam
sugestões e críticas que nos orientem no sentido de
melhor atender a todos. Gostaria de lembrar que
estamos sempre abertos para a publicação de artigos
técnicos e pedimos que os leitores nos enviem, sempre
que possível, matérias que possam se tornar artigos
interessantes à comunidade.
A próxima edição de nossa revista será comemorativa aos trinta e cinco anos da ABQCT. Estamos
preparando uma homenagem a esta data e aos
associados que participaram da ABQCT naquela
oportunidade. Será uma ocasião para “matar a saudade”
dos primórdios da nossa associação.
Evaldo Turqueti
Presidente
Revista Química Têxtil n 96/Setembro 2009.
03
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE QUÍMICOS
E COLORISTAS TÊXTEIS
Membro Titular FLAQT
AATCC Corporate Member
Site: www.abqct.com.br
CORRESPONDÊNCIA
É com muita alegria que li hoje na vossa conceituada revista o meu artigo :
Tingimento da poliamida 6.6 com corantes reativos para lã e algodão após
alteração superficial com descarga plasmática de dupla barreira dilétrica(DBD).
Entretanto, venho solicitar cordialmente que ressaltem que o trabalho foi
desenvolvido no Departamento de Engenharia Têxtil na Universidade do Minho,
sob a orientação do Dr. António Pedro Souto e Noémia Carneiro.
Agradeço muito pela oportunidade.
Fernando Ribeiro Oliveira
SUMÁRIO
Editorial.................................................................................................................................. 03
Baixa Pressão, Plasma não-equilibrado como Auxiliar na Geração de Retardante
de Chama sobre Algodão.
(Vladimir Totolin, Majid Sarmadi, Sorin O. Manolache, e Ferencz S. Denes).......................05
Viscoelasticidade de fios de poliéster usando o modelo de Zurek e sua modificação
Ana Maria Islas Cortes 1, Gabriel Guillén Buendia 2, Manuel Olvera Gracia ........................17
Estudo da influência do ph na degradação fotoquímica de grupos
Antraquinônicos em corantes reativos do tipo vinilsulfônico (vs).
Jorge Marcos Rosa1,2, Elesandro Antônio Baptista2, Jose Carlos Curvelo Santana2 ...............26
Influência do tempo e da temperatura na dipagem de telas de poliéster para pneus
Marina Assumpção Calazans, Fernando Barros de Vasconcelos ............................................34
Núcleo Santa Catarina
Coordenador Geral: João Vergilio Dias
Vice-coordenador: Carlos Udelson Zagolin
Secretário: Andre Luis Klein Da Silva
Tesoureiro: Sergio Da Costa Vieira
Suplente: Walter Alvaro Da Silva Junior
Suplente: Henrique Jose Elisio
Núcleo de Americana
Coordenador: João José Gobbo
Vice-coordenador: Durval B. F. Costa
Secretári:o Izaias Ezipati
Tesoureiro: Edmilson J. Vasconcelos
Suplente: José Antonio M. Lima
Suplente: Irani Monteiro
CORPO REVISOR
Esta edição da Revista Química Têxtil contou com uma
equipe técnica para revisar os artigos aqui publicados.
A equipe é formada pelos seguintes profissionais:
Humberto Sabino
Reinaldo Ferreira
Vitor Alexandre dos Santos José Antonio Marconi
Kelson dos Santos Araújo
Dimas Novais
Rafael Rodrigue Ramos
Desafios na Medição e Caracterização do Goniocromatismo
Esther Perales, Elísabet Chorro, Víctor Navarro e Francisco Miguel Martínez-Verdú...........39
Os autores devem enviar seus artigos para publicação
com, pelo menos, 3 meses de antecedência.
Comparação de formação de espumas dos
principais tensoativos não-iônicos para a purga têxtil
J. V. Barné e D. Daltin..............................................................................................................50
EXPEDIENTE
Aumento de absorção de água em tecidos de algodão tratados com descarga corona
João B. Giordano1*, João S. C. ...............................................................................................56
Produção de algodão orgânico, colorido e transgênico no Brasil e testes físicos de
controle de qualidade da fibra e fio de algodão
Regina Aparecida Sanches;Waldir Mantovani, Júlia Baruque Ramos ...................................66
III Prêmio ABQCT de Estímulo ao Estudo
Perfil dos concorrentes.............................................................................................................78
Produtos e Serviços ............................................................................................................. 82
04
DIRETORIA NACIONAL
Presidente: Evaldo Turqueti
Vice- Presidente: Lourival Santos Flor
1º Secretário: Walter José Mota
2º Secretário: Ricardo Vital de Abreu
1º Tesoureiro: Adir Grahl
2º Tesoureiro: João Lino Gonçalves
Diretor Técnico: Humberto Sabino da Silva
Núcleo Nordeste
Coordenador: Clélia Elioni Ferreira de Carvalho
Vice- Coordenador: Silvagner Adolpho Veríssimo
Tesoureiro: Francisco Paiva Costa
Secretário: Milton Glavina
Suplente: Manuel Augusto Vieira
Química Têxtil é uma publicação da Associação
Brasileira de Químicos e Coloristas Têxteis.
Os artigos aqui publicados são de inteira
responsabilidade dos seus autores.
ISSN 0102-8235
Periodicidade: Trimestral (mar./jun./set./dez.)
Distribuição: mala-direta: associados da ABQCT,
Indústrias Têxteis, tinturarias e entidades filiadas à
FLAQT e AATCC.
Circulação: São Paulo, Santa Catarina, Rio de Janeiro,
Minas Gerais, Pernambuco, Rio G. do Sul, Ceará e Paraná.
Régia Comunicação e Design
Jornalista Responsável: Caroline Bitencourt Mtb 02462/SC
E-mail: [email protected]
www.regiacomunicacao.com - FoneFax: (11) 4330.5624
Colaboradores: Kelson dos Santos
Araújo e Márcio Dantas
Impressão: Ipsis Gráfica
ABQCT Administração
e Depto. Comercial:
C.G.C: 48.769.327/0001-59 - Inscr. Est.isento
Praça Flor de Linho, 44 - Alphaville 06453-000 - Barueri, SP
Tel: (11) 4195.4931 FAX: (11) 4191.9774 e-mail: [email protected]
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Dhenes Pereira Rodrigues, 25 anos, representante da FEI, curso de
Engª. Têxtil. Atualmente trabalha na Camelon Mamut Tinturaria e Malharia
Ltda. Reside e mora em São Paulo, capital, filho de Arsênio da Silva
Rodrigues, en-carregado de produ-ção, e de Maria Eunice Pereira Rodrigues,
do lar.
Dhenes conta que, como já trabalha na área de química têxtil, resolveu
fazer faculdade para aperfeiçoar e aprofundar seus conhecimentos técnicos e
científicos. No geral, no tocante a sua visão quanto ao mercado, considera-o
um dos mais complexos do ramo têxtil pois, para ele, é onde aparecem a
maioria dos problemas. “Porém, acredito ser muito competitivo até mesmo
pela escassez de profissionais com profundos conhecimentos na área. Apesar
disso tudo, é uma área que encanta a muitos”, diz.
Ele ainda ressalta que espera que o concurso forneça embasamento
suficiente para uma boa atuação no mercado de trabalho e enfatiza a revista
Química Têxtil como sendo o veículo mais completo e sério do setor pois, para
L a í s M i n i n e l Gonçalves, 21 anos, representante da Universidade de São
Dhenes, os artigos técnicos apresentados “iluminam o caminho de muitos
Paulo, curso de Têxtil e Moda. Nasceu em J a r d i n ó p o l i s e atualmente reside
tintureiros”.
em São Paulo, capital. Filha de Helder Tadeo Gonçalves, Auxiliar Financeiro e
“Este prêmio desperta muito interesse nos alunos do curso de engenharia
de Maria Rita Mininel Gonçalves, Auxiliar Odontológica.
Para Laís, a escolha da área deve-se ao “dom” que acredita ter. “ Eu escolhi o têxtil, principalmente aos que têm aptidão na área de química têxtil e, como o
curso de Têxtil devido às aptidões pessoais, pois desde criança eu sempre fui próprio título "incentivo ao estudo" diz, somos incentivados a buscar
muito ligada a essa área, principalmente em relação a costura e artesanato. conhecimentos nas atividades didáticas e práticas. Além disso, o vencedor já
Assim, eu não poderia ter deixado isto de lado”, diz. “Só depois de ingressar no inicia sua carreira com um diferencial muito grande em seu currículum.
curso, eu descobri que o mercado têxtil é muito mais amplo do que eu
Agradeço à Deus, à minha família, à minha namorada, amigos e aos
imaginava, o que me fez gostar mais ainda da profissão que eu escolhi para o professores que acreditaram e me apoiaram em todos os momentos.”
meu futuro”, revela. Laís conta que espera que o concurso abra novas e grandes
portas ao vencedor, e que traga, além de conhecimentos, direcionamentos e
Layla de Brito Mendes, 21 anos, representante da UFRN - Universidade
estímulos para outros estudantes. “Estou me preparando com a ajuda de
professores, que se preocupam em passar materiais disponíveis aos alunos que Federal do Rio Grande do Norte, curso de Engenharia Têxtil. Nasceu e reside em
foram selecionados para o concurso”, finaliza. “Agradeço à minha família, Natal / RN. Filha de Maria do Céu de Brito Mendes, funcionária pública municipa,
meus pais e meus irmãos, João Rafael e José Vitor, que sempre me apoiaram e e de Marcelo Oliveira Mendes Sobrinho, comerciante.
me deram força em todos os momentos da minha vida, principalmente quando
Layla considera o mercado químico têxtil competitivo pois, para ela, é
eu decidi sair de uma cidadezinha do interior para estudar na maior metrópole representado por ótimos profissionais e por grandes empresas. “Na minha opinião,
do País. Também aos meus tios, tio Dé e tia Marly, que me acolheram e se é uma das áreas mais interessantes do ramo têxtil. Espero que seja bastante
tornaram meus segundos pais em São Paulo. Por fim, às minhas avós, pela competitivo e que proporcione aos participantes acesso a mais conhecimentos da
herança das habilidades manuais, tanto em técnicas de costura, bordado, química têxtil”, diz.
crochê, tricô e tantas outras.”
Ela diz ainda que vê a ABQCT como uma associação bastante organizada e que
muito contribui com o desenvolvimento da química têxtil, unindo empresas,
profissionais e estudantes. “O Prêmio Estudantil é visto na UFRN como um evento
bastante importante, pois ajuda os alunos que se destacam nessa área a ter uma certa
visibilidade no país. Vários alunos desejam participar, não só objetivando ganhar a
bolsa de estudos, mas também aprofundar seus conhecimentos na área”, ressalta.
“Agradeço a Deus, por tudo que tenho. Aos meus pais, por serem simplesmente
os melhores pais do mundo. Aos meus amigos, por serem responsáveis por parte do
que eu sou. E a todos os professores que já tive, pelo empenho em cumprir a difícil
tarefa que é educar. “
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Jarina Aizawa Silva, 22 anos, representante da Universidade de São
Paulo USP - EACH, curso Bacharelado em Têxtil e Moda. Nasceu e reside em
Guarulhos. Filha de José Sebastião Nei da Silva, professor de português e de
Shirley de Freitas Aizawa Silva, professora e diretora aposentada.
Jarina descreve-se apaixonada pela leitura e pelos estudos. “Sempre
gostei de ler e estudar sobre áreas como química, física e biologia. Entretanto,
desenhava e me interessava muito por artes. Quando encontrei um curso que
unia a área técnica e a área artística, não tive dúvidas em escolher.”
Para ela, o mercado químico têxtil é bastante competitivo pois acredita
que existam profis-sionais e pesquisadores muito experientes na área, além de
ser concorrido por graduados em diversas áreas, como engenharia têxtil,
química, física, engenharia de materiais.
Jarina ainda declara que espera que o concurso lhe traga uma grande
oportunidade de experiência pessoal e profissional. “ Estou me preparando
com a ajuda de meus professores da área e com o estudo de materiais didáticos
específicos”, diz.
“Agradeço à ABQCT e aos meus professores (Profa.Dra. Silgia
Aparecida e Prof.Dr. Maurício Araújo) que me indicaram para esta
oportunidade.”
Liliane Fernandes Dompieri, 22 anos, representante da FEI/ SBC - São
Paulo. Atualmente trabalha na José Roberto Tizzi Cores. Nasceu em São
Bernardo do Campo e reside em Santo André. Filha de Eliana Fernandes
Dompieri, funcionária pública e Nivaldo Ângelo Dompieri, empresário.
Qual a sua visão com relação à ABQCT e ao concurso que ela vem
propondo?
É uma Associação que busca e aposta no desenvolvimento do setor têxtil no
Brasil por meio de publicações informativas mantendo o público da área
atualizado.
Este prêmio é muito bem visto dentro de minha universidade por ser um curso
de especialização no exterior muito bem conceituado no mundo, o que gera um
interesse maior, tanto para empregados, quanto para os empregadores.
Enfim, é uma grande oportunidade de crescimento dentro da profissão, já que é
um curso de alto custo inacessível para grande parte dos que atuam na área. Eu
espero que o concurso tenha um processo seletivo justo, o qual irá evidenciar o
melhor estudante e abrir as portas para a sua carreira. Considero-me preparada,
mas continuo me dedicando para obter o desempenho necessário.
Muitos alunos se mostraram interessados, deste modo foi criado um processo
seletivo levando-se em conta o desempenho em classe e atuação na área.
Agradeço à ABQCT pela oportunidade, à FEI por acreditar na minha
capacidade, à minha família, namorado e amigos que sempre me deram muito
apoio, e a Deus.
Willian Hideo Kumizaki Ribeiro dos Santos, 24 anos, representante da
Universidade Estadual de Ma-ringá, curso Engenharia Têx-til. Atualmente estuda
em perío-do integral e, nos horários vagos, trabalha como aprendiz de eletrônica, na
eletrônica do seu pai.
Mora na cidade onde nasceu, em Goioerê - PR, filho de Adelson José Ribeiro
dos Santos, Técnico em Eletrônica e Célia Kiyoko Kumizaki Auxiliar
administrativo.
Como você analisa o mercado químico têxtil?
O mercado químico têxtil em minha opinião é extremamente competitivo,
tanto no aspecto de custos como também, no aspecto de inovações, que são frutos de
um mercado que cada vez mais busca produtos inovadores e diferenciados.
O que espera do concurso?
Espero fazer uma boa participação e assim ter a oportunidade de poder
aprimorar os meus conhecimentos através do estágio na Universidade de Terrassa,
podendo assim contribuir para o cenário têxtil nacional, e também através deste
estar disponível para eventuais oportunidades que possam aparecer.
Está preparado ou se preparando?
Estou sempre me preparando. Com um mercado tão competidor e inovador, é
necessário que a cada dia haja uma atualização de conhecimentos, para acompanhar
a velocidade com que se fazem as inovações tecnológicas na área química têxtil.
Qual a sua visão sobre a ABQCT?
É uma organização muito impor-tante, que busca sempre manter seus
associados informados sobre todas as inovações, tecnologias e informações da área
têxtil. E que desenvolve agora um papel muito importante, organizando este
concurso que busca a capacitação e a abertura de novos horizontes para os
“profissionais” da área têxtil.
Com que imagem é visto o Prêmio Estudantil em sua Universidade? Muitos
desejam participar? Como foi o critério de escolha?
O prêmio estudantil na Univer-dade Estadual de Maringá é visto como uma
oportunidade única para os alunos da engenharia têxtil, onde os esforços para se
chegar à classificação são observados durante todo um ano letivo.
sidade Estadual de Maringá é visto como uma oportunidade única para os
alunos da engenharia têxtil, onde os esforços para se chegar à classificação são
observados durante todo um ano letivo.
O processo de seleção foi através das notas da disciplina de Trata-mentos
Têxteis, onde as duas melhores médias anuais foram classificadas para o concurso.
Agradecimentos
Primeiramente a Deus, que está sempre me observando e me guiando em todos
os meus passos, minha família que sempre me apóia em todos os momentos e são a
base de tudo o que sou hoje, aos amigos e familiares sempre me propor-cionando
momentos de alegria e carinho, à minha namorada que está sempre presente,
disposta a ajudar, fonte de felicidade e renovação espiritual, a todos os mestres e
professores que me auxiliaram nesta jornada e à ABQCT, que me proporcionou a
oportunidade de estar participando deste concurso.
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Eliane Elias Galdino, 23 anos, representante da Universidade Federal do
Rio Grande do Norte UFRN, cursando Engenharia Têxtil. Nasceu em Pureza
- RN e atualmente reside em São Gonçalo do Amarante - RN. É filha de
Manoel Xavier Galdino, motorista e Vilma Elias da Silva Galdino, do lar.
Eliane escolheu a área de engenharia têxtil por acreditar ser um curso que
tem uma larga abrangência de áreas onde ela poderá atuar de forma direta ou
indiretamente. “Posso trabalhar desde a parte administrativa até a área de
pesquisas, assim como participar de todas as etapas que favorecem a formação
de um substrato (fio, tecido plano, malha ou peça confeccionada). Daí, a
escolha pelo curso, o qual estou estudando para ser uma excelente
profissional.”
Qual é a sua visão com relação ao mercado químico têxtil?
O mercado químico têxtil é bastante competitivo, em que cada um está
sempre se aperfeiçoando para mostrar o seu diferencial perante o mercado
consumidor.
Quais são as suas expectativas com relação ao concurso?
Além de estar tendo a oportunidade de participar do concurso, espero
receber outras chances e convites de estar realizando cursos. Quem sabe até
mesmo uma oportunidade de emprego possa vir a surgir? Estou ciente que,
mesmo sabendo que estamos diante de um elo de profissionais extremamente
qualificados, apesar de ainda estar estudando, nada me impede de ser também
um diferencial e vir a ser uma excelente profissional.
Considera-se preparada para a prova?
Estou me preparando, até porque a cada dia é necessário nos atualizarmos,
e é isto que nos permite dar um passo à frente dos nossos concorrentes,
tornando-nos um diferencial.
tornando-nos um diferencial.
Como os estudantes da sua Universidade recebem a notícia do prêmio?
Como é o critério de escolha?
O Prêmio Estudantil é uma oportunidade ímpar para qualquer
universitário, uma vez que permite, além de testar os nossos conhecimentos,
mostrarmos um pouco do nosso perfil para o mercado empresarial. O critério
de escolha foi feito por meio do IRA - Índice de Rendimento Acadêmico, em
que os melhores IRAs dentre os inscritos estariam recebendo a chance de
participar do concurso.
Agradeço a todos aqueles, em especial aos meus pais, amigos, mestres
pelo conhecimento transmitido, que acreditam no meu potencial e esforço em
busca da concretização de meus sonhos, o que faz ser uma cidadã digna e
disposta a encarar todos os desafios que irão surgir ao longo dos caminhos
que percorrerei.
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Carlos Rafael Silva de Oliveira, 22 anos, representante da Universidade
Estadual de Maringá, curso de Engenharia Têxtil. Nasceu em Osasco e reside em
Goioerê – PR. Filho de Maria da Paixão Silva, auxiliar de padeiro, e de Carlos
Donizetti de Oliveira, Engenheiro Mecâ-nico e Professor universitário. Carlos
escolheu o ramo químico têxtil por declarar a sua afinidade por “exatas” e sua
curiosidade o estimulou a buscar “coisas novas”.
“Com a maturidade comecei a traçar meu perfil, e percebi que condizia muito
com a engenharia. Então, antes de escolher a “Engenharia Têxtil” como meu
campo de atuação profissional, fiz uma ampla pesquisa sobre todas as outras
engenharias bem como pelo mercado de trabalho das mesmas, visando meu futuro
profissional e, dentre todas, vi na engenharia têxtil um setor industrial muito
interessante, com amplos campos de atuação, carente de mão-de-obra qualificada
e bastante promissor. Daí, veio a certeza de ter optado pelo certo e não me enganei:
estou muito feliz e empolgado com a minha área”.
Carlos, apesar de se entitular “apenas um estudante”, mostra-se bastante
interessado no concurso já que, para ele, é uma oportunidade única. “Tenho visto
esse concurso como uma oportunidade única para todos nós.Por isso, espero uma
concorrência forte, como sempre foi, porém não estou apreensivo pois, assim
como todos, eu confio nos meus conhecimentos e tenho me preparado mais a cada
dia. Espero, principalmente, que será uma experiência nova pela qual vou aprender
muito e que contribuirá para um bom futuro profissional pra mim. Sei que pessoas
muito competentes corrigirão a prova e o prêmio virá para o aluno que realmente
merecê-lo e, independente do resultado, todos já somos vencedores por estar aqui.
“Muito obrigado à UEM, à ABQCT e às empresas patrocinadoras pela
oportunidade!”.
Ele ainda revela que a ABQCT, em seu ponto de vista, tem sido uma
associação singular em importância para os profissionais da área têxtil por difundir
informações e novidades do seguimento químico têxtil, por proporcionar uma
maior interação um incentivo para que estudem sempre mais, a fim de se destacar
durante o ano letivo e garantir a participação no evento do ano seguinte”, completa.
Essa conquista eu agradeço a Deus que é a única razão da minha existência, à
minha família pelo apoio e, em especial, à minha mãe. Também, a todos os meus
professores que me transmitiram o conhecimento e, principalmente, à ABQCT e às
empresas patrocinadoras pela oportunidade e por apostarem no esforço, talento e
dedicação de todos nós, estudantes da área têxtil.
João Luís Pinheiro Giffoni, 26 anos, representante do SENAI/ CETIQT Centro da Indústria Química e Têxtil, cursa Engenharia Industrial Têxtil. Trabalha
atualmente na Vicunha Têxtil S/A - Unidade I (Índigo). Nasceu e reside em
Fortaleza-CE. Filho de Luiz Carlos Monteiro Giffoni, autônomo e Maria de
Fátima Pinheiro Giffoni, professora. Para João, a escolha desta área deu-se pela
possibilidade de aliar o gosto pela gestão de processos com as oportunidades
oferecidas pelo pólo local.
Qual a sua visão com relação ao mercado químico têxtil?
Altamente competitivo, pois é um mercado direcionado pela moda
demandando, assim, um alto grau de inovação e assertividade.
Qual a sua expectativa perante o concurso?
Crescer profissionalmente e ampliar meus conhecimentos.
Está preparado para a prova?
Sempre me preparando e preparado.
Qual a sua visão com relação à ABQCT? Organização que permite a
desmistificação de um tema útil e complexo.
Como é visto o Prêmio ABQCT de Estímulo ao Estudo em sua
Universidade?
Oportunidade única em que todos anseiam poder participar.
Agradecimentos.
A todos que contribuíram para a minha formação profissional e, em especial, à
minha mãe que a tornou possível.
HOMENAGEM PÓSTUMA
HEMERSON GABRIEL SILVA JÚNIOR
O destino assim traçou e a vida de um filho muito jovem, saudável e alegre foi extemporaneamente ceifada
dos seus pais, familiares e amigos. Solidarizados com o sofrimento e consternados ainda com o tão recente
fato, gostaríamos de externar a esses dedicados pais os mais profundos sentimentos pela passagem de um
filho que era o sentido e alegria de suas vidas.
Sabemos de antemão, que somente esta iniciativa não seria suficiente para apagar tamanho sofrimento
mas, como amigos da família, foi uma saída que nossos corações acharam para acalentá-los, transmitindolhes nossa força e apoio espiritual, num momento tão difícil, face à perda de um filho tão prematuramente.
Temos certeza que lá onde ele se encontra ao lado do PAI ETERNO, tornar-se-á mais um anjo com suas
asas e manto a nos proteger.
As suas e nossas orações servirão para amenizar a angústia e tristeza dos pais gerada pelo vácuo desta
grande perda, propiciando-lhes novas forças e uma nova vida cheia de alegrias e reconquistas.
Homenagem à Hemerson Gabriel Silva Júnior, sobrinho de André Arantes - Colorzen.
Para sempre JÚNINHO
* 12/10/2001
† 06/06/2009
Produtos e Serviços
SENAI/SC abre inscrições para cursos de
qualificação profissional em 18 cidades
A GIII apresenta ao mercado a terceira geração de
corantes reativos para tingimento de fibras celulósicas e
suas misturas, IMAGINEXT.
Vagas são para Camboriú, Blumenau, Brusque,
A linha IMAGINEXT, composta de matizes mais
Capivari de Baixo, Chapecó, Concórdia, Florianópolis, brilhantes e de alta fixação, trás como principais benefícios
Indaial, Itajaí, Jaraguá do Sul, Joinville, Lages, Luzerna, a robustez às variáveis do processo, excelente igualização e
Mafra, Rio do Sul, São João Batista, São José e Tubarão
O SENAI/SC está com vagas abertas para cursos de
lavabilidade e solidez à luz seco/úmido.
Ao proporcionar expressiva economia no consumo de
qualificação em 18 cidades do Estado, nas áreas de água, de energia, tempo de processo e na utilização de
automação, automobilística, calçados, eletroeletrônica, corantes, a versátil linha IMAGINEXT, que pode ser usada
eletromecânica, eletrotécnica, gestão empresarial, tanto em “Pad-Batch” como em “Esgotamento”, está
informática, inovação tecnológica, mecânica, mecânica alinhada com a demanda mundial, e com os valores da GIII,
industrial, metalmecânica, moda e vestuário, moveleiro, de respeito ao meio ambiente.
plásticos, segurança, segurança do trabalho, tecnologia
da informação, têxtil, vestuário.
A linha IMAGINEXT tem como objetivo ser a escolha
de quem pensa à frente, de quem opta por processos
Os programas são oferecidos nas cidades de robustos, eficazes e ecologicamente corretos, aliados ao
Balneário Camboriú, Blumenau, Brusque, Capivari de aumento da produtividade e lucratividade.
Baixo, Chapecó, Concórdia, Florianópolis, Indaial,
Para mais informações:
Itajaí, Jaraguá do Sul, Joinville, Lages, Luzerna, Mafra,
www.giii.com.br
Rio do Sul, São João Batista, São José e Tubarão. Os
11- 41521300/ 47- 3036360!
programas são das áreas de automobilística, construção
civil, eletroeletrônica, eletrotécnica, gestão, gestão
empresarial, mecânica, mecânica industrial,
metalmecânica, moda e vestuário, segurança no trabalho,
tecnologia da informação, têxtil.
Mais informações podem ser obtidas nas próprias
unidades do SENAI/SC, no site http://www.sc.senai.br/
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68
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Tecnologia Corantes
Estudo da influência do ph na degradação fotoquímica de grupos
Antraquinônicos em corantes reativos do tipo vinilsulfônico (vs).
Autores: Jorge Marcos Rosa1,2, Elesandro Antônio Baptista2, Jose Carlos Curvelo Santana2
1Escola SENAI “Francisco Matarazzo”, São Paulo.
2Programa de Mestrado em Engenharia de Produção,
Universidade Nove de Julho, São Paulo.
Revisão Técnica: Reinaldo Ferreira
RESUMO
Figura 1: C.I. Reactive Blue 19 de massa molecular = 582 g.mol-1
Colour Index, 1971)
O objetivo do trabalho foi verificar a influência do pH
H
O
na degradação fotoquímica de grupos cromóforos
H
N
SO3H
antraquinônicos em corantes reativos do tipo VS contidos
em efluentes têxteis, nas faixas de pH 7, 9 e 11, sob
irradiação de ondas ultravioleta em presença de 1,00 x
N
O
10-2 mol.dm-3 de Peróxido de Hidrogênio (H2O2). Os
H
SO2CH2 CH2OSO3Na
efluentes foram diluídos em dez vezes para posterior
submissão ao tratamento, onde foi constatada a redução
da coloração em 90,70% para pH 7, 93,04% para pH 9 e
A indústria têxtil, em particular, apresenta elevada
92,11% para pH 11, em níveis de absorbância bem demanda de água em seus processos, gerando grande
próximos ao da água de reuso utilizada na Escola SENAI, quantidade de águas residuárias, as quais, geralmente,
podendo o efluente ser reutilizado em 95% dos processos contêm altas cargas de sais dissolvidos, surfactantes, sólidos
de beneficiamentos têxteis.
suspensos e matéria orgânica, principalmente de corantes na
Palavras-chave: Degradação Fotoquímica, Corantes forma de moléculas complexas (NEAMTU et al., 2002;
VS, Grupo Antraquinônico, pH.
ROTT; MINKE, 1999).
Segundo COUGHLIN, KINKLE E BISHOP (2003),
INTRODUÇÃO
cerca de 4% da produção de corantes orgânicos decorrente
O objetivo deste trabalho foi o de estudar a degradação dos processos de síntese e aplicação se perde para o meio
fotoquímica de grupos antraquinônicos presentes em ambiente, produzindo águas residuárias fortemente
corantes reativos do tipo VS nas faixas de pH 7, 9 e 11, sob coloridas. O desenvolvimento de tecnologias eficientes e
irradiação de ondas ultravioleta em presença de Peróxido baratas para o tratamento de efluentes contendo corantes
de Hidrogênio. O corante em estudo é o C.I. Reactive constitui uma necessidade, e consideráveis esforços estão
Blue 19 (RB19), cuja estrutura química é mostrada na sendo dedicados a esse campo de pesquisa (ZAZO et al,
Figura 1.
26
68
2006).
Tecnologia Corantes
Os corantes reativos são utilizados em grande escala ocorra com a celulose ionizada. A reação abaixo explica como
no tingimento de fibras de algodão e viscose, isso ocorre.
principalmente para o segmento de vestuário em cores de
O
intensidade média e escura, devido a seus bons índices de
CORANTE
SH
solidez aos tratamentos úmidos.
O
+
CH
-
+O
-
CORANTE
CELULOSE
S
O
CELULOSE
O
O
Pelo fato desses corantes reagirem não só com o
-
CH
Etapa 4 - Através da adição de um próton, a reação é
substrato bem como com a água, acabam sendo um dos completada, como mostrado abaixo.
principais constituintes dos efluentes de tinturarias. Após
o processo de coloração, o substrato passa por um
O
CORANTE
S
O
H+
-
CH
O
CELULOSE
CORANTE
O
processo de lavagem justamente para retirar o corante não
S
O
CELULOSE
O
fixado (hidrolisado) da superfície da fibra.
O processo de coloração da celulose com esse tipo de HIDRÓLISE
corante é efetuado em presença de álcali e, devido a esse
O corante também reage com a água, tornando-se ineficaz
fato, o efluente gerado também possui pH alcalino. Os VS no tingimento do substrato. Conforme já demonstrado na
são corantes de relativa facilidade de aplicação, pouca Etapa 01, o grupo b-sulfatoetilsulfona em presença de álcali
substantividade quando comparado aos demais tipos e torna-se o grupo reativo VS. Segundo SHORE (2002), sua
sua reação com a fibra ocorre por adição nucleofílica em reação com a água pode gerar compostos etílicos ou etéreos,
quatro etapas distintas, descritas por SHORE (2002) e ocorrendo de duas formas:
a)
vistas a seguir.
O grupo VS reage com a água formando o grupo
Etapa 1 - O corante possui o grupo b- sulfoniletanol. Isso pode ser observado na reação a seguir.
sulfatoetilsulfona que, em presença de álcali, elimina
sulfato de sódio e água, dando origem ao grupo VS,
O
CORANTE
mostrado na reação abaixo.
O
S
O
O
O
S
O
O
Na
+ H2O
SH
CORANTE
CORANTE
CH2
+ Na2SO4 + H2O
S
Temperaturas entre 90 e 100ºC e pH acima de 11,5 em
O
O
OH
S
O
O
NaOH
CORANTE
O
+
CH
-
presença de ânions carbonato ou hidróxido, condições
Etapa 2- Neste grupo, a dupla ligação carbono- encontradas no tratamento posterior ao tingimento, são
carbono é polarizada pela atração eletrônica do grupo condições para a formação do 2-hidróxietilsulfona, uma
sulfônico, como está representada na reação a seguir.
forma de dietiléter que pode chegar a 10% da massa inicial de
corante utilizado, conforme o esquema da reação abaixo.
O
CORANTE
-
SH
O
CH2
CORANTE
O
+
-
CH
O
SH
O
CORANTE
O
Etapa 3 - Esta polarização implica em carga positiva
+
-
SH
CH
+
-
O
O
S
O
O
CORANTE
CORANTE
O
O
S
S
O
O
CORANTE
São essas duas formas que estarão presentes em maior
ao carbono terminal, permitindo que a adição nucleofílica quantidade nos efluentes. Entretanto, o alvo do ataque
28
68
Tecnologia Corantes
fotoquímico é o grupo cromóforo contido no sistema e tingimento para posterior tratamento fotoquímico, realizouexistem vários tipos de grupos cromóforos tais como Azo, se um tingimento com o corante reativo RB19 em tecido de
Antraquinônico, Trifenilmetano, dentre outros. O grupo malha de algodão 100% previamente alvejada. As receitas e
contido no corante em estudo é do tipo antraquinônico.
etapas de todo o processo de tingimento são propostas pelo
LUCAS et al. (2008) citaram que “a contaminação de fabricante do corante.
águas naturais tem sido um dos grandes problemas da
sociedade moderna. Sendo assim, a economia de água em Dados utilizados na preparação do efluente
processos produtivos vem ganhando especial atenção
devido ao valor agregado que tem sido atribuído a este
Massa do Substrato 60 g; Relação de Banho 1:10;
bem, através de princípios como 'consumidor pagador' e Volume de Banho 600 cm3.
'poluidor pagador', recentemente incorporados na nossa
legislação”.
Receita do Tratamento Prévio
- 1,0 g.dm-3 de Tensoativo Não-Iônico
MATERIAIS E MÉTODOS
- 1,0 g.dm-3 de Metassilicato de Sódio
MATERIAIS
- 3,0 cm3.dm-3 de Peróxido de Hidrogênio
Balança Analítica Gehaka AG 200.
- 2,0 cm3.dm-3 de Hidróxido de Sódio 50º Bé
Reator com duas lâmpadas UVC, Philips, 6W e agitador Procedimento
magnético.
- Iniciar o tratamento com o tensoativo, o metassilicato e o
Espectrofotômetro UV-VIS Datacolor SF-600 Plus.
peróxido, manter por 5 min a frio;
Cubetas de acrílico com 1 cm de caminho ótico.
- Adicionar o hidróxido de sódio e manter por mais 5 min a
pHmetro Quimis.
frio;
Solução tampão Acético/Acetato.
- Aquecer em 5 ºC.min-1 até 80ºC, manter por 15 min;
Solução tampão Bicarbonato/Carbonato.
- Resfriar em 5 ºC.min-1 até 60ºC, soltar o banho;
C.I. Reactive Blue 19.
Cloreto de Sódio.
Carbonato de Sódio.
Metassilicato de Sódio.
Dispersante.
Tensoativo Não-iônico.
Peróxido de Hidrogênio 35%.
Hidróxido de Sódio 50 ºBé.
Malha de algodão 100%, fio 30/1 Ne cardado.
- Enxaguar a 60 ºC durante 10 min, soltar o banho;
- Enxaguar a frio durante 5 min, soltar o banho.
Receita do Tingimento
- 2% de RB 19
- 50,0 g.dm-3 de Cloreto de Sódio
- 5,0 g.dm-3 de Carbonato de Sódio
- 2,0 cm3.dm-3 de Hidróxido de Sódio 50º Bé
Procedimento
- Iniciar com o cloreto de sódio, manter por 5 min a frio;
MÉTODOS
- Adicionar o corante, manter por mais 10 min a frio;
Preparação do efluente
- Adicionar o carbonato em duas vezes com intervalo de 5
Com a finalidade de produzir um efluente de min entre as dosagens;
29
Tecnologia Corantes
- Adicionar o hidróxido em duas vezes com intervalo de 5 dados foi efetuada no espectrofotômetro Datacolor SF-600
min entre as dosagens;
Plus, utilizando-se cubetas de acrilico de 1,0 cm de caminho
-1
- Aquecer em 2 ºC.min até 40ºC, manter por 90 min, ótico, sendo que o comprimento de onda empregado para
soltar o banho.
todos os cálculos foi o de lmáx = 600 nm.
Para determinar a influência do pH, foram feitas leituras
Receita do Tratamento Posterior
das absorbâncias inicial (Abs0) e final (Absf) das três
- 1,0 cm3.dm-3 de Ácido Acético
amostras, adotando l máx = 600 nm. A partir desses dados,
-3
- 1,0 g.dm de Dispersante
a eficiência foi calculada segundo a Equação 1:
Procedimento
- Tratar com o acético, manter por 5 a frio, soltar o banho;
- Lavar duas vezes a frio durante 5 min;
% de Eficiência =
(Abs0 - Absf )
x 100
Abs0
- Adicionar o dispersante e aquecer em 5 ºC.min-1 até
80 ºC;
- Manter 10 min a 80 ºC, soltar o banho;
- Enxaguar uma vez a frio.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Durante o ensaio inicial na faixa de pH 7,0 percebeu-se
uma grande resistência na decomposição fotoquímica do
Todos os banhos foram coletados e armazenados para corante, como demonstrado na Figura 2.
realização dos ensaios.Tratamento Fotoquímico do
Efluente
Figura 2. Resultado da fotodecomposição em 4,20 x 10+3 s
O efluente gerado no processo de tingimento do tecido
de algodão foi dividido em três amostras, A, B e C,
contendo 1,0 dm3 cada.
Os valores de pH foram corrigidos para 7,0 (Amostra
A); 9,0 (Amostra B) e 11,0 (Amostra C). Em seguida,
adicionou-se 1,00 x 10-2 mol.dm-3 de H2O2 em cada uma
das amostras para posterior tratamento no reator durante
90 minutos, a 296 K, com coletas de 10 cm3 efetuadas em
A porcentagem de eficiência ficou em apenas 9,81%,
intervalos de 10 minutos e posterior análise espectro- praticamente sem descoloração (Figura 7). A partir desse
fotométrica UV/VIS.
resultado, tínhamos duas opções. Tratar os efluentes por
mais tempo ou seguir por uma linha de raciocínio adotada
Análise dos efluentes
por TEIXEIRA et al. (2008), onde o efluente estudado pelos
Espectroscopia UV/VIS
autores foi diluído em 30 vezes.
Foram utilizados os espectros de absorção na região do
Optamos então por adotar os dois métodos, ambos na
visível, em comprimento de onda de máxima absorção faixa de pH 7,0 pelo fato da maioria dos processos de
dos corantes ( lmáx), para determinação da porcentagem beneficiamentos têxteis serem efetuados nessa faixa, uma
de eficiência na descoloração do efluente. A leitura dos com a amostra de efluente sendo diluída em 10 vezes e a
30
68
Tecnologia Corantes
outra, sem diluição, tratada durante 5:30 h de exposição
fotoquímica. Ambos os ensaios apresentaram resultados
Figura 5. Gráfico de fotodecomposição
do efluente diluído 10 vezes, em 5,40 x 10+3 s e pH 9,0.
satisfatórios, descritos nas Figuras 3 e 4, a seguir.
do efluente bruto em 1,92 x 10+4 s, pH 7,0.
A eficiência apresentada nesse ensaio foi de 93,04%, com
exposição do efluente diluído 10 vezes, em pH 9,0 durante
5,40 x 10+3 s, aproximadamente 1:30 h.
A eficiência apresentada nesse ensaio foi de 96,81%,
com exposição do efluente bruto em pH 7,0 durante 1,92
x 10+4 s, aproximadamente 5:30 h.
A eficiência apresentada nesse ensaio foi de 93,04%, com
exposição do efluente diluído 10 vezes, em pH 9,0 durante
5,40 x 10+3 s, aproximadamente 1:30 h.Os dados da
porcentagem de eficiência de todos os ensaios efetuados
A eficiência apresentada nesse ensaio foi de 90,70%, estão dispostos na Tabela 1 a seguir.
com exposição do efluente diluído 10 vezes, em pH 7,0
durante 5,40 x 10+3 s, aproximadamente 1:30 h.
Tabela 1. Porcentagem de Eficiência obtida nos ensaios.
Baseado nos resultados obtidos, foram efetuados os
ensaios com pH 9,0 e 11,0 tratados durante 1:30 h, ambos
diluídos em 10 vezes. Os resultados obtidos nesses dois
últimos ensaios, estão demonstrados nas Figuras 5 e 6, a
seguir.
31
Tecnologia Corantes
As Figuras 7, 8 e 9 retratam fotos dos efluentes bruto e CONCLUSÃO
diluído, juntamente com fotos dos ensaios realizados em
MARCOS ROSA, BAPTISTA E SANTANA (2009)
pH 7,0 (bruto em 1:30 h e em 5:30 h, diluído em 1:30 h), demonstraram que o grupo cromóforo AZO, contido em
9,0 (diluído em 10 x, 1:30 h) e 11,0 (diluído em 10 x, 1:30 sistemas cromógenos do tipo VS são decompostos
h).
fotoquimicamente nas faixas de pH 7,0; 9,0 e 11,0, todos em
Figura 7. Efluente Bruto após 1:30 h em pH 7,0
1:30 h de tratamento, o que não ocorreu com o grupo
cromóforo ANTRAQUINÔNICO contido em sistema
cromógeno de mesmo tipo. Foram necessárias 5:30 h para
uma decomposição satisfatória ou então trabalhar com
diluição do efluente para posterior tratamento. Os resultados
mostraram que, para o efluente diluído, em qualquer pH
utilizado no tratamento fotoquímico, a eficiência da
decomposição do corante na faixa de l máx = 600, via fotocatálise com H2O2 na presença de luz UV foi acima de 90%,
demonstrando que o pH não interfere nessa faixa.
É importante frisar que ainda há vários estudos a serem
Figura 8. Efluente Bruto após 5:30 h em pH 7,0.
desenvolvidos, com variações de tempo, concentração de
H2O2, fatores de diluição, potência, enfim, são inúmeras
variáveis.
Existem vários tipos de grupos cromóforos
contidos em vários tipos de sistemas cromógenos que podem,
ou não, possuírem comportamento semelhante ao
comportamento do RB19.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Figura 9. Efluente Diluído após 1:30 h em pH 7,0, 9,0 e 11,0.
32
68
LUCAS, M.; JEREMIAS, P.F.P.T; ANDREAUS, J.; BARCELLOS, I.O.;
PERALTA-ZAMORA, P.: “Reutilização de efluente de tingimentos de fibras
acrílicas pós-tratamento fotoeletroquímico”. Química Nova. V. 31, n. 6, São Paulo,
2008.
MARCOS ROSA, J.; BAPTISTA, E.A.; SANTANA, J.C.C.: “A influência do
pH na Degradação Fotoquímica de Sistemas Cromógenos do Tipo Vinilsulfônicos
(VS)”. Trabalho enviado para a Comissão Científica do XVII Simpósio Nacional
de Bioprocessos - SINAFERM, Natal, Ago/2009.
NEAMTU, M. et al. “Kinetics of decolorization and mineralization of reactive
azo dyes in aqueous solution by the UV/H2O2 oxidation”. Dyes and Pigments, v. 53,
p. 93-99, 2002.
SDC - Society of Dyers and Colourists, AATCC - American Association of
Textile Chemists and Colorists, Colour Index, Manchester, UK, 1971.
SHORE, J.: Colorants and Auxiliaries, v.1: Colorants, 2nd Edition, SDC,
Manchester, UK, 2002.
TEIXEIRA, W.A.; COSTA, S.M.; P. JUNIOR, A.; COSTA, S.A.:
“Descoloração de um Efluente Têxtil via Oxidação Avançada H2O2/UV”. In: XVI
Encontro de Química da Região Sul, FURB, Blumenau, Nov/2008.
ZAZO, J.A. et al.: “Catalytic wet peroxide oxidation of phenol with a Fe/active
carbon catalyst.” Applied Catalysis B: Environmental, v. 65, p. 261-268, 2006.
ZOLLINGER, Z. (1991). Color Chemistry: Syntheses, Properties and
Applications on Organic Dyes and Pigments. 2nd Edition, New York, VCH
Publishers, Inc.
Tecnologia Fibras
Produção de algodão orgânico, colorido e transgênico no
Brasil e testes físicos de controle de qualidade da fibra e fio
de algodão
Autores:Regina Aparecida Sanches;
Waldir Mantovani
Júlia Baruque Ramos
Revisão Técnica: José Antonio Marconi
RESUMO
vegetal (Gossypium herbaceum). Quando seca, a fibra de
O algodão é a principal fibra têxtil de origem vegetal
algodão é quase inteiramente composta por celulose (88 a
no Brasil e no mundo. É uma fibra de semente vegetal
96%). Além de celulose, ela contém pequenas porções de
(Gossypium herbaceum), sendo objeto de estudos e
proteína, pectina, cera, cinzas, ácidos orgânicos e pigmentos
experimentos. Além do algodão comum, atualmente,
(RIBEIRO, 1987).
novas variedades como o algodão orgânico, colorido e
Trata-se de uma fibra fina, de comprimento variando entre
transgênico estão sendo produzidas em escala mundial. A 24 e 38 mm e, por não apresentar grandes exigências em
produção dessas variedades no Brasil é recente, e
relação ao clima ou ao solo, pode ser produzido em
representa papel fundamental nos aspectos econômicos e
praticamente todos os continentes (OLIVEIRA, 1997;
sociais. As propriedades físicas da fibra determinam a
ARAÚJO E CASTRO, 1984). No entanto, é uma planta de
sua qualidade ou valor tecnológico. No entanto, o
cultura delicada e muito sujeita a pragas, sendo grande
conceito de qualidade do algodão sofreu modificações
consumidora de desfolhantes, herbicidas e fungicidas. Seu
em função do avanço tecnológico.
preço é regulado pela oferta, demanda e classificação de
Muitos dos testes físicos de qualidade foram
qualidade, especialmente em relação às características da
atualizados através do uso de aparelhos mais
fibra, como, por exemplo, o índice de uniformidade e o teor
sofisticados, tais como o “High Volume Instrument”
de impurezas presentes na matériaprima (fardos).
(HVI). Apesar dessas novas tecnologias serem mais
As principais vantagens comparativas do algodão em
caras, é vital para os países produtores sua rápida
relação às fibras artificiais e sintéticas decorrem
adaptação aos padrões de qualidade como maneira de
principalmente do conforto dos itens confeccionados e
manterem sua competitividade no mercado mundial.
também dos aspectos ecológicos. O algodão responde por
PALAVRAS-CHAVE: Algodão, Variedades, Brasil,
Controle de Qualidade, Testes Físicos.
aproximadamente 80% das fibras utilizadas nas fiações
brasileiras: na tecelagem, 65% dos tecidos são produzidos a
partir de fios de algodão, enquanto na Europa gira em torno
1. Introdução
66
68
de 50% (OLIVEIRA, 1997).
O algodão é a principal fibra têxtil de origem vegetal
O Brasil é o quinto produtor mundial e o quarto maior
no Brasil e no mundo. O algodão é uma fibra de semente
exportador da fibra. Os maiores produtores brasileiros são os
Tecnologia Fibras
Estados do Mato Grosso, Bahia, Goiás e Mato Grosso do final limpo, com rendimento satisfatório (LIMA, 1995).
Sul. Cerca de 90% do algodão brasileiro é produzido no
Diversos casos de desastres ecológicos registrados têm
Cerrado (Centro Oeste, oeste da Bahia, sul do Maranhão e como principal causa o uso indevido e em larga escala de
Piauí), região que oferece condições favoráveis à pesticidas, fertilizantes, fungicidas e desfolhantes. Dessa
expansão da lavoura, como clima, baixo custo de maneira, a cultura orgânica visa obter uma produção
produção e condições topográficas ideais para a
mecanização do plantio e da colheita. O restante é
sustentável livre de elementos químicos (LIMA, 1995).
As técnicas aplicadas na agricultura elevam a matéria
plantado no norte e oeste do Paraná e oeste e sul de São orgânica e melhoram as condições do solo. A adubação verde,
Paulo. (BAYER, 2008).
método que emprega esterco animal ou compostos orgânicos
O processo de beneficiamento do algodão tem grande no solo, e a rotação de culturas são exemplos de técnicas
influência na comercialização da fibra, pois permite aplicadas durante o desenvolvimento da planta (LIMA,
agregar valor e margem de lucro para os produtores. 1995).
Dessa maneira, realizar o beneficiamento em local
Já no controle biológico, o manejo de pragas e doenças é
próprio pode elevar o preço de mercado (LIMA et al, realizado por métodos de monitoramento, pulverização com
2006). Após o beneficiamento, o algodão é separado por produtos de origem vegetal ou óleos e sabões, armadilhas de
tipos e lotes. Antes de ser embarcado, o algodão ainda é feromônios, catação manual e uso de organismos vivos tais
submetido ao teste de HVI (High Volume Instrument) como Bacillus thuringiensis, baculovirus ou insetos
para estabelecer os valores intrínsecos à qualidade, onde predadores e parasitas (SOUZA, 2000).
são registrados os valores de tenacidade, comprimento,
cor e a espessura da fibra. (BAYER, 2008).
No caso do Brasil (Tabela 1), essa atividade iniciou-se em
meio a uma grave crise na produção do algodoeiro
Gossypuim hirsutum Marie galante Hutch, conhecido como
2. Algodão Orgânico
“mocó”, que quase foi extinto na Região Nordeste devido à
A produção de têxteis ecológicos tem se expandido praga do bicudo. A cultura orgânica foi utilizada para manter
muito nos últimos anos, com o interesse de indústrias de e recuperar a qualidade nutricional do solo e os resultados
pequeno, médio e grande porte na fabricação de peças que obtidos estimularam outros agricultores a também adotarem
utilizam o algodão orgânico, porém ainda não acompanha as técnicas orgânicas. (LIMA, 1995).
o forte aumento da demanda industrial pela fibra (LIMA
et al, 2006).
A produção nacional de algodão orgânico está a cargo de
pequenos produtores que empregam mão-de-obra familiar,
A agricultura orgânica é uma técnica que tem como principalmente no Estado do Ceará, em cultivo consorciado
objetivo preservar o equilíbrio natural do ecossistema com outras culturas. Atualmente, o cultivo de algodão
utilizando métodos contrários à aplicação de agrotóxicos, herbáceo substituiu à tradicional cultura do algodão arbóreo.
substâncias químicas e materiais sintéticos que depositam (SOUZA, 2000).
resíduos tóxicos e geram riscos à saúde ambiental e
Outros Estados como Paraíba, Rio Grande do Norte,
humana (ambientebrasil). As áreas de agricultura Pernambuco e Paraná também produzem o algodão orgânico
orgânica são trabalhadas a fim de manter o equilíbrio (Tabela 1), mas ainda dependem da inserção de técnicas e
natural, produzindo plantas sadias e conseqüente produto maior organização na produção, processamento, distribuição
67
Tecnologia Fibras
e consumo que visem fortalecer aspectos econômicos e 3. Algodão Colorido
sociais, compondo um sistema coordenado (LIMA et al,
2006).
Uma antiga forma de cultivo de algodão, com fibras
naturalmente coloridas, é conhecida e praticada a mais de
As diferenças registradas entre as Regiões Nordeste e 5.000 anos (Figura 1). Através dos conceitos de
Sul são referentes às formas de cultivo do algodão. desenvolvimento sustentável e preservação do meio
Enquanto no Nordeste, o cultivo da fibra é consorciado ambiente, esse algodão retornou como fonte alternativa de
com outras culturas como milho e feijão, no Sul as matéria-prima têxtil, que reduz o impacto ambiental na
lavouras orgânicas são baseadas no sistema de produção e processamento de algodão. Com isso, a cultura do
monocultura (LIMA et al, 2006).
algodão naturalmente colorido está presente hoje em 19
Com o crescimento da demanda, criou-se a países (SOUZA, 2000).
necessidade de certificar o produto orgânico, com normas
Figura 1: Algodão Colorido (iac.sp.gov.br)
que regularizem a produção, processamento e
comercialização desses produtos (Tabela 2). Coube então
à Federação Internacional de Movimentos de Agricultura
Orgânica (IFOAM) elaborar legislação especifica, em
vigor na União Européia e em diversos países. Outros
estabelecimentos certificadores são: KRAV (Suécia),
Biokultura (Hungria), Instituto Biodinâmico (Brasil),
FVO (Estados Unidos) e NASAA (Austrália).A
certificação é uma ferramenta fundamental para o
consumidor; baseado na certificação se tem a total
segurança de adquirir um produto de qualidade (LIMA,
1995).
Tabela 1: Produção de Algodão Orgânico no Brasil – 2006
A variedade é encontrada nas cores verde e marrom em
diferentes tonalidades. O cultivo foi mantido por índios e
pequenos agricultores ao longo dos anos por comunidades
tradicionais do México, Guatemala e Peru (SOUZA, 2000).
A partir dos anos 80 algumas empresas norte-americanas
adquiriram patente das variedades coloridas e as reinseriram
no mercado, sendo parte delas produzidas no sistema
orgânico. Além disso, características como comprimento,
Tabela 2: Organização de Produtores e Instituições de Apoio
– Algodão Orgânico
uniformidade, finura, resistência e manutenção de cor são
objeto de estudo de pesquisadores para melhoramento
genético.
Também realizado no Brasil, esse estudo está a cargo do
Centro Nacional de Pesquisa de Algodão da Empresa
Brasileira de Pesquisa (SOUZA, 2000).
A principal vantagem da fibra colorida é a eliminação da
68
Tecnologia Fibras
etapa de tingimento na indústria têxtil, assim o nível de 4. Algodão Geneticamente Modificado
efluentes resultantes do uso de corantes é drasticamente
Os programas de melhoramento genético convencional do
reduzido, diminuindo o impacto ambiental (SOUZA, algodoeiro datam do início do século XX e, inicialmente,
2000).
tinham como principal foco a obtenção de cultivares mais
Um ponto negativo é a contaminação dos algodões precoces e de ciclo determinado (Figuras 2 e 3). Por meio
brancos pelos coloridos durante o cultivo e bene- desses programas, criou-se a possibilidade de aumentar a
ficiamento. Sua produção é cerca de 10% menor do que o produtividade das plantações, além da melhoria na qualidade
algodão comum, e suas propriedades nem sempre são das fibras (cib.org.br).
satisfatórias para a fiação. Conta, ainda, com o fator
Uma vertente muito estudada está relacionada ao controle
limitante de cores existentes no mercado, devido a de pragas características das plantações de algodão. Bicudo
incerteza de aceitação dos produtores (SOUZA, 2000).
(Anthonomus grandis), lagartas (Alabama argillacea,
No Brasil, alguns algodões com fibras marrons já eram Heliothis virescens e Pectinophora gossypiella), Spodoptera
cultivados nos estados de Minas Gerais e Bahia, somente frugiperda e Trichoplusia ni são exemplos de pragas que
para confecção de artesanatos. A provável origem dessa atacam esse cultura (cib.org.br).
coloração natural se dá às espécies G. barbadense L e G.
Mustelinum (naturalfashion.com.br).
Atualmente são cultivados dois tipos de algodão
geneticamente modificados, resistentes a insetos e ao
Com o crescente interesse no estudo de fibras herbicida glifosato (algodão.agr.br).
coloridas, a Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa
Agropecuária) – Algodão, juntamente com o intercâmbio
Figura 2: Exemplo de Planta
Geneticamente Modificada (cib.org.br)
de informações de outros países que também
desenvolvem projetos acerca do assunto, vêm
desenvolvendo novas cores e melhorando a qualidade da
fibra. Como resultado, foram selecionadas as cultivares
BRS VERDE, lançada em 2003 e as BRS RUBI e BRS
SAFIRA, em 2005, de fibra marrom avermelhada. São
plantas anuais, cultivadas especialmente na Região
Nordeste, que possui precipitação pluvial igual ou maior
quer 600 mm anuais. Já a BRS 200 de fibra marrom claro
é semiperene, indicada para as regiões mais secas da
região Nordeste, com ciclo de três anos (naturalfashion.com.br)
No Brasil, o marco inicial da pesquisa de melhoramento
Esse algodão plantado na Região Nordeste é genético data de 1924, em São Paulo, pelo Instituto
basicamente de agricultura familiar, utilizando pequenas Agronômico de Campinas. Desde então, houve o
e médias propriedades ou associações, usando mini- desenvolvimento de novos programas, que atendem a
descaroçadoras e prensas (algodao.agr.br).
diversas demandas (cib.org.br)
Bacillus thuringiensis (B. t.) é uma bactéria facultativa
69
Tecnologia Fibras
anaeróbica que forma cristais de proteína, substância 11.460, de março de 2007 (conversão da MP 327), e
tóxica para certos invertebrados. Portanto, essa variedade regulamentada pelo decreto N° 5950, de outubro de 2006.
apresenta resistência a insetos (algodão.agr.br).
Figura 4: Zonas de Exclusão do Algodão
Há uma bactéria no solo que modifica a enzima
EPSPS, e não é afetada pelo herbicida glifosato
(tecnologia Roundup Ready ou RR). Esse herbicida
possui mobilidade no solo, resistência e riscos ao ser
humano e vida aquática baixos, sendo considerado menos
danoso ao meio ambiente e organismos (algodão.agr.br).
A tecnologia RR oferece ao produtor maior flexibilidade
no manejo de plantas daninhas e sustentabilidade dos
custos de produção a curto e longo prazo. As variedades
Bt e RR trouxeram enormes benefícios à industria
algodoeira, reduzindo o uso de pesticidas e herbicidas
convencionais (algodão.agr.br).
Figura 3: Exemplo de
Cruzamento Artificial (cib.org.br)
5. Principais Testes Físicos das Fibras de Algodão
Muitos dos testes descritos abaixo atualmente podem ser
realizados pelo “High Volume Instrument” (HVI), aparelho
patenteado pela Uster Technologies, em adição ou como um
substituto para a visão humana, notadamente para
substituição das análises de comprimento da fibra,
tenacidade, índice micronaire (uma medida da finura do
algodão), grau de cor, cor Rd (reflectância), cor +b
(amarelamento), e porcentagem de resíduos.
Seguidamente a este item será descrito o emprego e
índices de classificação utilizando o HVI.
Os principais testes físicos são descritos como segue:
Natureza – Refere-se à sua classificação como matériaprima. Exemplos: algodão, lã, seda, poliéster, etc.
Morfologia – A vista longitudinal e o corte transversal que
caracterizam a forma da fibra.
Há ainda as “zonas de exclusão”, áreas que
Estes são determinados por microscopia ótica ou
possibilitam a diminuição de cruzamento entre microscopia eletrônica.
variedades (Figura 4). No Brasil, além das Zonas de
Comprimento – É a dimensão da fibra em seu estado
Exclusão de algodoeiros transgênicos, estabelecidas pelo natural. A determinação do comprimento comercial pode ser
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, a feita por meio manual (RIBEIRO, 1987; Bayer, 2005;
Lei N° 9985, de julho de 2000, alterada pela Lei N° ARAÚJO e CASTRO, 1984; ALBUQUERQUE e VIEIRA,
70
Tecnologia Fibras
1988), apesar de mais imprecisa que o método descrito a
Determina-se também o Índice ou Conteúdo de Fibras
seguir. Visualmente pode ser medida a “olho nu” com Curtas (%) que é a freqüência expressa em função do peso ou
régua ou eletronicamente (RIBEIRO, 1987; ARAÚJO e da quantidade de fibras com comprimento inferior a 12,7 mm.
CASTRO, 1984; ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988). Fardos de algodão com alto conteúdo de fibras curtas irão
Eventualmente, há a necessidade de auxílio de lupa ou acarretar perdas e irregularidade importantes na fiação,
microscópio óptico para fibras muito pequenas.
especialmente em processos penteados. Tem-se como uma
A amostra da fibra, quando do seu recebimento para amostra de boa qualidade de algodão aquela que contiver no
fins de teste pelo laboratório, deve ser bem elaborada, a máximo 7% de fibras curtas (Bayer, 2005).
fim de que os resultados possam ter características
confiáveis.
Também deve-se ressaltar que a relação direta entre o
comprimento de extensão das fibras e a regulagem adequada
Quando essa mistura não é bem feita, corre-se o risco dos escartamentos em todos os campos da estiragem torna a
de estar levando a teste uma parte não representativa do medida do assim chamado “span lenght” um importante passo
algodão que se encontra realmente na amostra. Para evitar para o fabricante de fios. O Fibrógrafo Digital mede o
tais problemas, no caso do algodão prepara-se, via de comprimento de extensão em cada estágio do processo de
regra, a amostra colhendo 32 punhados de diferentes produção, desde amostras dos fardos até o acompanhamento
partes do estoque, com um peso aproximado de 10 das fitas de carda através do processo. Amostras dos
gramas, após o que é levada ao Misturador de Fibras. cortadores de fibras artificiais e sintéticas também podem ser
Após isso, utiliza-se um Preparador de Amostras medidas por este aparelho. (ALBUQUERQUE e VIEIRA,
(“Fibrosampler”) para as análises seguintes.
No caso do algodão, o comprimento da fibra é,
1988)
Ao saírem da máquina, as fibras entram na seguinte em
basicamente, uma característica genérica da fibra peculiar sentido contrário. A verificação deste detalhe se faz
em cada variedade. Contudo, o clima, a deficiência de necessário, tendo em vista que num dos lados da fibra está o
nutrientes, a limpeza, secagem/umidificação excessivos, gancho e, para não haver erro, deve-se dar um nó na ponta da
durante o processo de beneficiamento, afetam fita. Em seguida, distribui-se a fita no “Sliver Clamp
negativamente o comprimento da fibra. O Comprimento Fibrograph”. Não se pode deixar de ter sempre em mente a
Médio da Fibra (UHM) é determinado eletronicamente, parte traseira (“back”) e dianteira (“front”) da fibra, pois,
considerando-se o comprimento médio da metade mais pela formação dos ganchos que foi referida, as medidas dos
longa do feixe de fibras em 32 subdivisões de polegada. comprimentos no “Sliver Clamp Fibrograph” apresentam
Este procedimento reproduz com grande fidelidade o diferenças e não é possível invertes as leituras em hipótese
alguma, pois serão necessárias as medidas na posição correta
comprimento visual, executado pelo classificador.
Determina-se a Uniformidade de Comprimento (%), quando se for verificar o escartamento. À medida que as fibras
relação entre o comprimento médio e o comprimento vão sendo processadas, as diferenças “front” e “back”
médio da metade mais longa do feixe de fibras. Se não diminuem, aumentando a quantidade de fibras sem ganchos
houvesse discrepância entre estas duas medidas, a (ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988).
uniformidade seria igual a 100%. Entretanto, isto só é
possível em fibras produzidas quimicamente.
Finura ou Fineza – É a medida do diâmetro da fibra. No
caso do algodão, o Índice Micronaire, também conhecido
71
Tecnologia Fibras
como “finura de fibra”, é um índice adimensional, recuperação das deformações dos tecidos e certos aspectos do
indicador da resistência de uma determinada massa de toque. A deformação divide-se em duas partes, uma elástica
fibras a um fluxo de ar, à pressão constante, em câmara de que é recuperável e outra plástica que não é recuperável. A
volume definido. Este índice, que é fortemente recuperação elástica é definida como (ARAÚJO e CASTRO,
influenciado pelo
conteúdo de celulose presente na 1984):
parede secundária da fibra, permite estimar a quantidade
de fibras que irão compor a seção transversal do fio e,
Re = extensão elástica. 100
extensão total
portanto, sua resistência e regularidade em função de
comprimento. O índice micronaire exerce forte
Resiliência – É a propriedade da fibra de voltar ao seu
influência na eficiência de limpeza e de remoção de estado original tão logo seja retirada a carga ou a força que a
“neps”, na resistência à ruptura e na uniformidade de comprimia (RIBEIRO, 1987).
massa dos fios, bem como no tingimento de fibras, fios e
Flexibilidade – É a propriedade que a fibra possui de
tecidos. No caso do algodão, esta característica tem uma suportar a flexão (RIBEIRO, 1987).
contribuição genética muito expressiva, entretanto,
Fiabilidade – É a propriedade que a fibra possui de se
aspectos ambientais e de manejo também podem transformar em fio (RIBEIRO,1987).
provocar variações. Dentro de uma mesma variedade,
Resistência – É a capacidade que a fibra tem de suportar
fibras com baixo índice micronaire tendem a ter menor uma carga até romper-se. Da resistência, da finura, do
conteúdo de celulose do que aquelas que apresentam comprimento e da uniformidade da fibra depende a
altos índices. A celulose pode representar mais de 95% da resistência do fio. Outros fatores podem, ainda, contribuir
massa total da fibra seca, por este motivo ela é a principal para essa resistência, tais como o coeficiente de torção, o tipo
responsável pela maioria das características físicas de de estiragem e, de uma maneira mais geral, um bom processo
fibra. Usualmente comercializa-se algodão entre os de fiação (ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988). A resistência
limites 3,9 e 4,5 de micronaire, sendo ideais os a ruptura é expressa em g/tex (universal) e gf/tex (Brasil),
compreendidos entre 3,8 a 4,2 (Bayer, 2005).
sendo que este parâmetro de qualidade representa a força
Alongamento – É a deformação longitudinal máxima máxima necessária para romper um feixe de fibras. Para o
que a fibra suporta antes de romperse. O alongamento à algodão, quanto mais resistente for este, pode ser usado em
ruptura (%) indica a deformação total da fibra (elástica e menores quantidades. Este parâmetro é diretamente ligado à
permanente), quando submetida à tração, até a sua maturidade da fibra de algodão, ou seja, a seu conteúdo de
ruptura (Bayer, 2005).
celulose presente na parede secundária da fibra. Um algodão
Cessação por interrupção – É a capacidade que a fibra colhido prematuramente, ou conduzido em condições de solo
possui de recuperar, total ou parcialmente, o seu e clima inapropriados, irá, certamente, apresentar um baixo
comprimento inicial, após a cessação da força que a padrão de resistência à ruptura. Nos processos de colheita e
deformava (RIBEIRO, 1987)]. As fibras têm maior ou beneficiamento mecânicos, fibras de baixa resistência tendem
menor recuperação elástica podendo, pelo menos a romper-se, formando pequenos emaranhados. A esta
aproximadamente, relacionar essa propriedade com deformidade dá-se o nome de neps e, ultimamente, a
algumas características de produtos têxteis, tais como indústria têxtil tem demonstrado grande preocupação com
72
68
Tecnologia Fibras
este defeito em particular. Atualmente, espera-se uma mufla) para determinar o comportamento do material
encontrar, para fibras de algodão entre 28 e 29 mm, uma têxtil ao fogo (Controle de Qualidade Têxtil, 2001)
resistência mínima de 26 g/tex (Bayer, 2005).
Cor, Lustro e Reflectância – A cor é inerente à natureza da
Potencial de Formação de Neps em Fibras de Algodão fibra. No caso das fibras naturais, a variação de cor depende
– Para determinar a potencialidade de formação de neps de complexos processos agronômicos ou pecuários. O lustro
nas fibras de algodão, o Departamento de Pesquisas é o brilho natural da fibra. A forma da fibra também tem
Têxteis, da Universidade da Carolina do Norte (E.U.A.), influência no brilho. Quanto mais lisa e circular, maior brilho
desenvolveu um aparelho denominado Nepotômetro, que a fibra apresenta. No algodão a cor pode estar relacionada
atua como uma carda em miniatura e consta, com diversos fatores tais como: genética, cor da terra onde foi
essencialmente de três tambores em disposição equilátera plantado, prolongada exposição ao sol ou às chuvas, pragas
recobertos por uma guarnição rígida rodando com que atacam o capulho, grau de impurezas, etc. A cor será uma
velocidades ligeiramente distintas. Durante o das principais características para a determinação do tipo e
funcionamento do aparelho ocorre o favorecimento para valor comercial do algodão (ALBUQUERQUE e VIEIRA,
um máximo de capacidade de formação de neps. Após o 1988). A reflectância (Rd %) representa uma escala que varia
teste com a fibra, ocorre a comparação com padrões do branco ao cinza. Quanto maior a reflectância da fibra,
previamente fornecidos com o equipamento menor será o seu acinzentamento, e, portanto, maior o
(ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988).
interesse da indústria têxtil, uma vez que os custos com
Umidade e “Regain”– Umidade é o percentual de água alvejamento pré-tintorial são significativamente reduzidos.
que o material possui em relação ao seu peso úmido (PU). Sabe-se que colheita e armazenamento em ambientes com
“Regain” é o percentual de água que o material possui em umidade excessiva contribuem para aumentar o
relação ao seu peso seco (PS) até atingir o ponto de acinzentamento da fibra (Bayer, 2005). Para determinar o
equilíbrio com a umidade relativa ambiente (medida com tipo de algodão (em função do seu grau de limpeza)
auxílio de um psicômetro). A porcentagem de “regain” é comparam-se amostras de fardos com amostras-padrão
sempre maior do que o percentual de umidade. As contidas nas Caixas de Algodão Padrão fornecidas pelo
amostras deverão ser colhidas em vasos hermeticamente Ministério da Agricultura (RIBEIRO, 1987).
fechados e pesadas antes e depois de secagem em estufa
na balança analítica.
Determinação do Percentual de Matéria Não Fibrosa no
Algodão – As impurezas oriundas do campo acompanham as
Porosidade – Quanto mais porosa, mais higroscópica fibras do algodão até chegar à indústria. É importante a
é a fibra, ou seja, mais capacidade ela apresenta de separação da matéria não fibrosa que está inserida na massa
absorver umidade ou corante (RIBEIRO, 1987).
de fibra do algodão, possibilitando saber-se a quantidade real
Densidade – É a relação entre a massa da fibra e o seu de matéria-prima que poderá ser efetivamente transformada
volume (RIBEIRO, 1987).
Flamabilidade – É a propriedade que a fibra possui de
queimar ou não (RIBEIRO, 1987).
em fio (ALBUQUERQUE e VIEIRA, 1988).
Maturidade – É o grau de desenvolvimento da parede da
fibra. Para duas fibras de mesmo diâmetro, a mais madura
Analogamente ao teste realizado em tecidos pode se será aquela que tiver parede mais espessa na sua seção
usar um Inflamabilímetro (equipamento semelhante a transversal. Esta propriedade só diz respeito à fibra natural de
73
Tecnologia Fibras
origem vegetal, que na maioria das fibras encontra-se um substituto para a visão humana) para o comprimento da
muito ligada à época da colheita. (RIBEIRO, 1987; fibra, a resistência, índice micronaire (uma medida da finura
ARAÚJO e CASTRO, 1984]
do algodão), grau de cor, cor Rd (reflectância), cor +b
(amarelamento), e porcentagem de resíduos. Todas as
6. “Universal Standards for American Cotton” medidas instrumentais aceitas atualmente pelo USDA são
(UNCTAD, 2008)
executadas pelo “High Volume Instrument” (HVI), aparelho
Antes do desenvolvimento de padrões oficiais, o patenteado pela Uster Technologies, uma das principais
algodão era negociado na base de sua variedade e onde foi companhias para controle da qualidade de matéria têxtil.
cultivado, apesar da existência de alguns padrões físicos Dada a aceitação internacional do teste de HVI, em 1996 o
para classificação do algodão (caixas de amostras), as acordo universal dos padrões do algodão foi emendado
quais eram usadas em caráter privado. O “United States reconhecer padrões USDA de calibração por HVI para o
Cotton Futures Act” de 1914 autorizou o Ministério da índice de tenacidade, do comprimento e da uniformidade. Os
Agricultura Americano (USDA) a estabelecer padrões novos padrões foram chamados “Universal HVI Calibration
físicos como meios de determinar o grau de cor, o Cotton Standards” e continuam a ser os padrões mais
comprimento e a resistência da fibra e outras qualidades e reconhecidos para a calibração de HVI. O USDA está
propriedades. Estes padrões depois disso foram continuando seu esforço para a padronização global de HVI.
acordados e aceitos pelas principais associações
A qualidade da fibra do algodão é determinada por três
européias de algodão. Foram acordados como fatores, a saber, pela cor do algodão descaroçado, da pureza (a
denominados “Universal Standards for American ausência de corpos estranhos) e da qualidade do processo de
Cotton”. Assim, quando em 1923 o Ministério da descaroçamento, e do comprimento das fibras. Atualmente,
Agricultura dos Estados Unidos (USDA) assinou o praticamente todo o algodão cultivado nos Estados Unidos é
acordo universal dos padrões do algodão com nove classificado pelo USDA a pedido dos produtores.
associações de algodão em sete principais países
A classificação HVI (High Volume Instrument) está
europeus, esse sistema se tornou cada vez mais de uso disponível em uma base opcional a todos os cultivadores e
global. Atualmente 24 associações signatárias, interessados desde 1981. A cor do algodão é medida pelo grau
representando 21 países, concordaram usar somente da reflectância (Rd) e de amarelamento (+b). Um código de
padrões universais para avaliar o algodão “upland cor de três números é usado para indicar a classe da cor. Esta
americano” cultivado nos Estados Unidos. Além disso, é classe da cor é determinada encontrando o quadrante da carta
empregado também por países não-signatários para de cor em que os valores do Rd e do +b se cruzam. Por
avaliar algodão originário ou não dos Estados Unidos. exemplo, uma amostra com um valor de Rd de 72 e um valor
Considerando que outros países começaram desenvolver de +b de 9.0 teria um código de cor de 41-3.
seu próprio sistema de classificação, o USDA esforça-se
Na classificação do algodão, a classe da cor do algodão do
continuamente no desenvolvimento e na melhoria dos “upland americano” é determinada usando a carta de cor de
padrões da classificação do algodão.
HVI (medida pelo instrumento), o qual é provido para
Desde 1991, a classificação do algodão do USDA é fornecer os padrões de classe que estão na custódia do USDA
baseada em medidas instrumentais (em adição ou como (os padrões universais acima mencionados do algodão usados
74
68
Tecnologia Fibras
por classificadores humanos para determinar a classe amostras do algodão que são usadas para medir o
oficial da cor).
comprimento da fibra. Os resultados são relatados nos termos
A classe de resíduos descreve o conteúdo de folhas ou de gramas por tex (uma unidade do tex é igual ao peso em
de resíduos no algodão. Uma medida do resíduo por HVI gramas de 1.000 metros de fibra). Desse modo, a tenacidade é
está também disponível, embora o método tradicional da descrita como a força exigida para romper um conjunto de
determinação do classificador para a classe de resíduos fibras por unidade de tex. A tenacidade da fibra é determinada
continue a ser incluído como parte da classificação oficial em sua maior parte pela variedade de espécie do algodão. As
do algodão pelo USDA. No HIV, os resíduos no algodão medidas da tenacidade são executadas por HVI de acordo
cru são medidos por um “video-scanner”.
com métodos padrão do teste. Os termos descritivos listados
Com base na metodologia de classificação USDA, a abaixo (Tabela 4) podem ser úteis em explicar os resultados
medida do comprimento do algodão “upland americano” da medição.
é executado por HVI de acordo com métodos padrão do
Tabela 4: Tenacidade da Fibra
teste. O comprimento da fibra, medida em polegadas e em
frações de polegada, é classificado de por meio de códigos
(Tabela 3).
Tabela 3: Medidas de Comprimento
Outras propriedades que são de grande importância para o
uso industrial do algodão são a finura e maturidade da fibra,
as quais são medidas de acordo com métodos padrão do teste.
A metodologia classificatória está continuamente sendo
atualizada em termos de métodos e equipamentos.
A uniformidade do comprimento é a relação entre o 7. Principais Testes Realizados nas Indústrias de Fiação
comprimento médio e o comprimento médio da metade de Algodão
superior em uma amostra. É medida nas mesmas amostras
A análise de fios é fundamental para manter a qualidade
do algodão que são usadas para medir o comprimento da final da fiação. O processo de fiar contém muitos pontos que
fibra e relatada como uma porcentagem. Quanto mais interferem no produto final e precisam de controles
elevada a porcentagem, maior a uniformidade. As permanentes. Por outro lado, a produção deve obedecer a
medidas são executadas por HVI. O algodão com um regra global de otimização de custos para se tornar
baixo índice da uniformidade provavelmente tem uma competitiva.
porcentagem elevada de fibras curtas e pode ser difícil de
processar.
Para produzir com qualidade e a custos mínimos, há
necessidade de investir em uma estrutura de controle de
A medida da resistência (tenacidade) da fibra é feita qualidade que monitora a fiação. Dentre as principais
prendendo e rompendo um pacote de fibras das mesmas análises deve-se atentar para: título, torção, regularidades,
75
Tecnologia Fibras
resistência/alongamento, aparência e coeficiente de atrito. valor do produto acabado.
As análises devem ser feitas diariamente, por
Regularímetro – Neste teste é analisada a regularidade do
amostragem em todas as máquinas. O laboratório deve ser fio, determinando o coeficiente de variação da massa, os
climatizado (20oC e 65% de umidade relativa) de modo a pontos finos e grossos, neps e a pilosidade do fio, prevendo a
manter as condições ideais de umidade e temperatura, qualidade do tecido final.
permitindo maior fidelidade nos resultados auferidos.
Espectograma: Indica se as variações são casuais ou
Os fios podem ainda ser avaliados de acordo com o periódicas e qual seu comprimento. É indicado para
padrão USTER, referência internacional em controles de determinar a localização de defeitos e estiragem.
qualidade do segmento. Os principais procedimentos de
controle de qualidade são (Incofios, 2008):
HVI – Instrumento de medição para altos volumes,
Dinamômetro – Este teste tem por objetivo medir a
resistência (tenacidade) e o alongamento do fio.
Aspa – Através dos aparelhos de análise Aspa e Balança,
mede com precisão e rapidez as propriedades físicas do ocorre a medição do título (Ne) do fio. O teste determina a
algodão, como comprimento, resistência, alongamento, massa em gramas para 100 metros de fios.
cor e conteúdo de impurezas da fibra (Figura 5). Faz a
Seriplano – Mede a aparência visual do fio.
separação que permite novos níveis de controle da
Torcímetro – Mede a quantidade de torções por metro no
armazenagem e seleção de mistura e a regulagem fio.
adequada das máquinas.
Figura 5: HVI, modelo ART da empresa Premier
iQ Ingeenered Quality http://www.premier-1.com/home.html
Coeficiente de Atrito do Fio – Mede o coeficiente de atrito
do fio, verificando se a parafinagem está sendo aplicada
corretamente.
8. Conclusões
O algodão tem grande importância para a economia do
Brasil. Além do algodão de fibra branca, alternativas como
algodão orgânico, colorido e geneticamente modificado estão
sendo inseridos no mercado nacional e a produção dessas
novas variedades tem como características peculiares a
produção familiar em pequenas e médias propriedades. A
demanda está em elevação, porém ainda há necessidade de
incorporar tecnologias no cultivo e processamento da fibra,
pois as propriedades físicas da fibra determinam a sua
Medição neps/grama – Mede a quantidade de qualidade e valor.
neps/grama do algodão em pluma, entrada/saída de cardas
Antigamente o valor do algodão era considerado apenas
e fitas de penteadeiras. Este controle permite o em função do comprimento da fibra e do tipo comercial,
acompanhamento da qualidade do algodão, eficiente de sendo o primeiro determinado manualmente pelos
cardagem e índice da saída de neps durante o processo. A classificadores e o segundo, visualmente, em função da
presença de neps nos fios de algodão afeta a qualidade e o limpeza, aparência, cor e aspectos de beneficiamento. No
76
68
Tecnologia Fibras
entanto, o conceito de qualidade do algodão sofreu
INCOFIOS – Empresa de Fiação em Santa Catarina
modificações em função das atualizações tecnológicas. (Brasil). Arquivo capturado em outubro/08 (www.incofiO teste “High Volume Instrument” (HVI), aparelho os.com.br)
patenteado pela Uster Technologies, é exemplo de
Lima, P. J. B. F. Algodão Orgânico: bases técnicas da
inovação em controle de qualidade em adição ou como produção, certificação, industrialização e mercado. VII
um substituto para a visão humana, notadamente para Reunião Nacional do Algodão, Londrina, Paraná, 1995.
substituição das análises de comprimento da fibra,
tenacidade, índice micronaire (uma medida da finura do
algodão), grau de cor, cor Rd (reflectância), cor +b
(amarelamento), e porcentagem de resíduos.
Desse modo, apesar das novas tecnologias serem mais
caras, é vital para os países produtores, em especial o
Brasil, a rápida adaptação aos novos tipos de algodão e
padrões de qualidade como maneira de manterem sua
competitividade no mercado mundial.
Lima, P. J. B. F., SOUZA, M. C. M. Produção
Brasileira de Algodão Orgânico e Agroecológico em
2006.
Disponível
em:www.esplar.
org.br/artigos/2007/agos-to/algodao_agroecologico.pdf
(acessado dia 29/05/2008)
Oliveira, M.H. Principais Matérias-Primas Utilizadas
na Indústria Têxtil. BNDES Setorial, Rio de Janeiro, n. 5:
1-40, mar. 1997.
Ribeiro, L.G.; Andrade Filho, J. Introdução à
9. Referências Bibliográficas
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Albuquerque, F.F.; Vieira O.F. Controle de Janeiro, 1987.
Souza C. M. Produção de algodão orgânico colorido:
Qualidade na Indústria de Fiação e Tecelagem. Vol. I e
II. SENAI, Rio de Janeiro, 1988.
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Araújo, M.; Melo e Castro, E.M. Manual de São Paulo, v. 30, n. 6, jun/2000.
UNCTAD - United Nations Conference on Trade and
Engenharia Têxtil. Volumes I e II. Fundação Caloustre
Gulbekian, Lisboa (Portugal), 1984.
Delopment – Commodities Information: Cotton Quality.
Bayer - Fibras 100%. Qualidade final: Algodão. Arquivo capturado em outubro/08.
(Http://www.unctad.org/infocomm/anglais/cotton/qu
Revista Bayer CropScience, Jun/05: 3-4, 2005.
Bayer - Do campo até o consumidor. Revista Bayer ality.htm)
(http://pt.wikipe-dia.org/wiki/Algod%C3%A3o)
Report, Jan/08: 34-9, 2008.
Controle de Qualidade Têxtil II – Protocolos dos
(Http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?
Testes Físicos. Apostila do Curso de Química – Ramo base=./agropecuario/index.html&conteudo=./agropecuar
de Controle de Qualidade dos Materiais Têxteis da io/agrinatural.html#oquee) acessado dia 08/05/2008)
Universidade do Minho (Portugal), 2001.
(http://www.iac.sp.gov.br/Tecnologias/Algodao/algod
Guia do Algodão: tecnologia no campo para uma ao.htm) (acessado dia 30/10/2007)
indústria de qualidade. CIB – Conselho de
Informações sobre Biotecnologia. Disponível em
http://www.cib.org.br
77
Tecnologia Fibras
Viscoelasticidade de fios de poliéster usando
o modelo de Zurek e sua modificação
Autores: Ana Maria Islas Cortes 1, Gabriel Guillén Buendia 2, Manuel Olvera Gracia 1
(1) Instituto Politécnico Nacional, ESIT, Lindavista, GAM, Cidade do México
(2) Instituto Politécnico Nacional, ESIME-UPA, Azcapotzalco, Cidade do México.
Tradução: Agostinho S. Pacheco - ABQCT
Revisão Técnica: Vitor Alexandre dos Santos
RESUMO
Figura 1: Diagrama da curva esforço-deformação
de materiais viscoelásticos.
Os fios de poliéster de usos comuns na indústria têxtil
são corpos viscoelásticos quando são submetidos à
tração. Por isso, neste estudo foi utilizado o modelo de
F
Zona de
reforço
Zona linear
Zurek e o modelo modificado do mesmo nome, para
explicar a relação que existe entre os parâmetros destes e
Ponto de
ruptura
Zona de
fluidez h
as propriedades mecânicas dos fios têxteis. Para a
determinação numérica dos parâmetros do modelo de
Zurek ajustado a uma curva carga-deformação de fios de
Tensão de
fluidez
poliéster foi usado o método gráfico e estes foram
otimizados pelo método iterativo de Marquardt. Também
.
Módulo inicial
foi aplicado o modelo de Zurek modificado que contém
funções potenciais da deformação em lugar das funções
lineares da deformação do modelo original.
Nesta curva, na parte inicial o esforço é proporcional à
deformação, é o limite da região elástica. Em seguida, temos
Palavras chave: Modelo de Zurek, Zurek modificado, uma região onde ocorre o deslizamento do material devido à
método Marquardt, fio de poliéster.
ruptura de seus enlaces prioritariamente secundários que
permite que a estrutura da rede se estenda facilmente, é a
1.ANTECEDENTES
tensão de fluidez. Quando a deformação atinge o seu limite, e
Birgham denominou de “reologia” o ramo da ciência não podem ser produzidos mais deslizamentos entre as
que estuda a deformação e o fluxo dos materiais (a cadeias, atinge-se a zona de reforço. Nesta região o
mecânica dos sólidos e a mecânica dos fluidos)1. O estudo alongamento do material aumenta continuamente e quase se
dos polímeros trata normalmente com materiais mantém até atingir o ponto de ruptura.
viscoelásticos, isto é, materiais que podem responder
Foram propostos numerosos modelos para explicar o
elasticamente “ e ” a uma tensão “F” aplicada, mas que comportamento viscoelástico dos materiais sujeitos a tração
também apresentam posteriormente um fluxo viscoso “F”, a partir do uso de molas e pistões colocados
“ h ”, como ilustrado na figura 1 ao lado.
convenientemente. Naqueles modelos, os que utilizam molas
explicam a recuperação elástica “ e ” dos corpos submetidos
17
Tecnologia Fibras
à tração; enquanto que os que utilizam pistões, explicam
Onde:
as variações das dimensões que se produzem no material
F - é a tensão específica ou tenacidade que se aplica ao
ao longo do tempo, seja durante a aplicação do esforço ou material.
depois de cessar o mesmo, e estão relacionados com as
e - é a variação de dimensões que o material experimenta.
tensões internas acumuladas no material que se liberam
A e B - são parâmetros do modelo de Maxwell a serem
gradualmente “ h ”. A utilidade dos modelos, como estes determinados.
indicados, é percebida no controle de processos
Os polímeros sintéticos como a poliamida e o poliéster
industriais, sempre e quando se disponha do histórico de mostram uma curva de esforço-deformação similar à
tais condições técnicas assim como das características do assinalada na primeira figura, com variações dependendo do
produto, material deste modelo. Na cadeia produtiva grau de orientação e/ou massa molar do material têxtil. Neste
têxtil é difícil dispor desses dados, já que o processo têxtil último caso, os modelos mais complexos costumam ter
não é contínuo.
ajustes excelentes, como o modelo de Zurek3 entre outros. Na
James C. Maxwell2 propôs o modelo que leva seu figura 3, o modelo de Zurek está representado, e nele um
nome, submetendo o material aos dois tipos de tensão em mecanismo de resistência é substituído por um sistema de
série, aplicando tensão por molas ao material elástico e fricção interna de massa “M” e força de fricção “T”
pistão ao material viscoso, como ilustrado na figura 2. proporcional ao alongamento. A fricção interna está
FIGURA 2: O modelo de Maxwell construído a partir de
uma mola de elasticidade “e ”, e um pistão de
viscosidade “ h”, colocados em série.
incorporada a um sistema em paralelo composto por uma
mola (lei de Hooke) com uma constante “K2” e um pistão de
viscosidade “h ” (lei de Newton), tudo conectado à
extremidade de outra mola com constante “K1”.
FIGURA 3. O modelo de Zurek, que explica o comportamento
viscoelástico de materiais sintéticos sujeitos à tração
O modelo de Maxwell é adequado para explicar o
comportamento de materiais como as fibras de algodão
quando submetidas à tração, já que possuem um alto
módulo elástico (aproximadamente até 94% de sua curva
esforço-deformação) e um fluxo viscoso no final da
mesma. A expressão matemática do modelo de Maxwell
é a seguinte:
F = A e exp - B e
18
68
(1)
Tecnologia Fibras
O modelo de Zurek segue a seguinte expressão
matemática:
Na figura anterior, nota-se que a determinação numérica
do parâmetro A é obtida da expressão (3) abaixo, e quanto ao
F = A e + B + (C e - B )exp - D e
(2)
parâmetro B, este é um valor obtido ao se prolongar a linha de
reforço até interceptar a escala da tenacidade.
Onde:
A=
F é a tensão específica ou tenacidade que se aplica ao
CP
AP
(3)
material.
FIGURA 5. Os parâmetros C e D do
modelo de Zurek são cocientes ao
usar os termos Xa e Xs como
assinalado no gráfico.
e - é a variação de dimensões que o material
experimenta.
A, B, C e D são parâmetros que serão determinados,
com as características mecânicas obtidas da curva carga-
20
deformação.
As constantes do modelo de Zurek citadas podem ser
determinadas por diversos métodos, entre eles o método
gráfico proposto originalmente pelo autor do modelo,
todavia necessita-se do refinamento dos valores
24
Tenacidade (cN/tex)
24
Tenacidade (cN/tex)
sendo que estes têm um significado físico que se relaciona
16
12
8
4
0
20
16
12
Xa
0
10
20 30
40
Alongamento (%).
B
8
4
0
Xs
0
10
20
30
40
Alongamento (%).
numéricos obtidos usando, por exemplo, um método
iterativo como o Marquardt4.
Nas figuras 4 e 5, estão indicados os procedimentos
As expressões (4) e (5) abaixo são usadas para determinar
gráficos para determinar numericamente os parâmetros do os parâmetros C e D do modelo de Zurek, tendo como auxílio
modelo de Zurek, usando para isso uma curva carga- as linhas traçadas na figura 5.
deformação clássica para polímeros sintéticos, onde a
C=
tensão específica ou tenacidade é expressa em
centiNewton/tex, (cN/tex), entendendo-se por “tex” a
massa em gramas de 1000 metros de fio têxtil; e o
D=
alongamento expresso em porcentagem (%).
FIGURA 4. Procedimento gráfico para determinar
o parâmetro A, isto é, o cociente entre a carga e
o alongamento em um ponto determinado.
O parâmetro B é obtido ao prolongar a
reta de reforço até a origem
B
xa
(4)
B - Cxs
B xs
(5)
Onde:
xa é a abscissa do último ponto no qual a reta toca a curva
carga-deformação.
24
xs é a abscissa que se encontra na intersecção da reta do
Cp
20
20
16
12
8
4
0
Ap
0
10
20 30
40
Alongamento (%).
Tenacidade (cN/tex)
Tenacidade (cN/tex)
24
módulo inicial com a prolongação da zona de reforço.
16 B
12
2.PARTE EXPERIMENTAL
8
Para o desenvolvimento deste trabalho foram usados fios
4
0
0
10
20 30
40
Alongamento (%).
19
Tecnologia Fibras
de poliéster de uso comum na indústria têxtil, que foram
submetidos ao ensaio de tração em um dinamômetro
Statimat M, da Textechno (ilustrado na figura 6 abaixo).
O ensaio foi realizado segundo a norma técnica ASTM5,
as amostras foram acondicionadas em atmosfera de 20
+/- 2ºC e 65 +/- 2% de umidade relativa durante 24 horas
anteriores ao ensaio de tração.
FIGURA 6. Dinamômetro Statimat M da Textechno.
TABELA 1. Curva de tenacidade
alongamento de um fio de poliéster.
Alongamento
e (%)
0.01
0.10
1.20
1.67
2.80
8.60
22.5
30.96
Tenacidade
(cN/tex)
0.500
0.9014
9.190
10.510
12.260
14.070
18.100
20.690
3. ANÁLISE DE RESULTADOS
Usando os dados da Tabela 1 para ajustar o modelo de
Zurek, foi seguido o procedimento gráfico descrito nas
figuras 4 e 5; assim como usando as expressões (3), (4) e (5) e
os resultados são:
A = 20 28 = 0.714285
(6)
B = 11 .0000
(7 )
O dinamômetro acima citado proporciona um gráfico
médio de carga-deformação resultado de 50 curvas
individuais e, indica também os valores médios da carga
máxima do alongamento de ruptura, do módulo inicial e
C=
11 .000
= 4.4000
2.5
(8)
D=
11 - (4.40 *1.5)
= 0.600
(11.0 *1.5)
(9)
do trabalho de ruptura do material ensaiado. Na figura 7
temos a ilustração do gráfico médio, de onde foram
extraídos os pontos contidos na Tabela 1.
FIGURA 7. Gráfico médio da carga-deformação
de um fio de poliéster de uso têxtil.
24
Te
nacidade(cN/tex)
(cN/tex)
Tenacidad
expressão do modelo de Zurek (2), chega-se ao modelo
numérico-funcional que se descreve abaixo:
20
16
F = 0.714285 e + 11 .000 + (4.4000 e -11 .000 )exp -0.6000e
12
(10)
8
Os parâmetros do modelo (10) são considerados
4
estimadores iniciais que convergem com o método iterativo
0
0
20
68
Substituindo os valores anteriores (6), (7), (8) e (9) na
10 20 30 40
Alongamento (%).
Alargamiento
(%)
Marquardt4, como ilustrado na Figura 8 a seguir.
Tecnologia Fibras
FIGURA 8. Otimização dos estimadores numéricos
do modelo de Zurek obtidos pelo método
gráfico usando o método iterativo Marquardt.
TABELA 3. Análise das variações
No caso de não dispor de um software comercial para
realizar os ajustes do modelo estabelecido no documento, é
necessário realizar o ajuste dos quadrados mínimos usando
como apoio uma folha de cálculo. Os quadrados mínimos
para o modelo de Zurek estão contidos na seguinte
expressão:
n
Por isso, o modelo numérico-funcional do modelo de
[
S = å ( Ae + B + (Ce - B) e
Resolvendo as equações normais
F = 0.298505 e + 11 .4246 + (4.15272 e -11 .4246 )exp -0.718185e
(11)
-s )
]
i =1
Zurek resultado do refinamento dos estimadores iniciais
é:
2
- De
¶S ¶S
¶S ¶S
=
=
=
=0
¶A ¶B ¶C ¶D
obtemos um(11
sistema
de quatro equações não lineares com
)
quatro incógnitas:
(12)
Na Tabela 2, estão indicados os intervalos de confiança
dos parâmetros A, B, C e D do modelo de Zurek. O espaço
entre tais intervalos é uma medida da qualidade geral do
ajuste de regressão.
Tabela 2. Estimadores de intervalos
de confiança para os parâmetros do modelo de Zurek.
n
¶S
= å ( Ae + B + (Ce - B ) e - De - s ) (e ) = f1 = 0
¶A i =1
[
]
n
¶S
= å ( Ae + B + (Ce - B ) e - De - s ) (1 - e - De ) = f 2 = 0
¶B i =1
[
]
n
¶S
= å ( Ae + B + (Ce - B) e - De - s ) (e e - De ) = f 3 = 0
¶C i =1
[
]
n
¶S
= å ( Ae + B + (Ce - B ) e - De - s )
¶D i =1
[
][e e
- De
]
( B - Ce ) = f 4 = 0
Não é possível simplificar mais este sistema de equações
não lineares (12). A resolução chega, então, por um método
iterativo, sendo que aqui o método utilizado foi o de NewtonRaphson6 que consiste em transformar linearmente o sistema
Na Tabela 3 aparece sua correspondente análise de de quatro equações não lineares ( f , f , f y f ) com
1
2
3
4
variação, resultados que indicam um excelente ajuste do quatro incógnitas (A, B, C e D) através do Jacobiano
modelo de Zurek ao observar os valores da variação assinalado a seguir:
residual (quadrado médio residual) e o coeficiente de
determinação (R2).
é ¶f1
ê ¶A
ê ¶f
ê 2
ê ¶A
ê ¶f 3
ê ¶A
ê ¶f
ê 4
ë ¶A
¶f1
¶B
¶f 2
¶B
¶f 3
¶B
¶f 4
¶B
¶f1
¶C
¶f 2
¶C
¶f 3
¶C
¶f 4
¶C
¶f1 ù
¶D ú
¶f 2 ú
ú
¶D ú
¶f 3 ú
¶D ú
¶f 4 ú
ú
¶D û
éê
ê
êê
êê
ê
êë
f1 ù
ú
ú
f2 ú
ú
f 3 úú
ú
f 4 úû
21
Tecnologia Fibras
No método de Newton-Raphson substituem-se os
do fio de poliéster em estudo, foi realizada uma modificação
valores de A, B, C e D no Jacobiano; com um vetor de na expressão original, sendo que a alteração consiste em
solução [A0, B0, C0, D0], que inicialmente valiam [0, 0, 0,
substituir as funções lineares da deformação do modelo de
0], isto pela necessidade de contar com um estimador Zurek por funções potenciais da deformação. Logo, a
inicial6, mesmo que possam funcionar outros estimadores expressão do modelo modificado é:
diferentes.
E
Agora o sistema de equações com quatro incógnitas é
F = A e + B (1 - exp - D e ) + C e exp - D e
E
(14)
linear em cada ponto avaliado e antão, podemos usar
Gauss-Jordán6. Resolvendo por Gauss-Jordán obtemos
Neste estudo, os parâmetros do modelo modificado
um vetor solução [h, k, l, m], que somado ao vetor solução
anterior são determinados usando um software estatístico,
[A0, B0, C0, D0] conduz aos valores para [A1 = A0 + h, B1 = considerando como estimadores iniciais de seus parâmetros
B = B + k, C = C + l, D = D + m]. O processo é aqueles obtidos no modelo de Zurek acima exposto,
0
0
1
0
1
0
iterativo até que o vetor solução seja convergente ao
sistema de equações não lineares, o critério de parar o
processo iterativo é a distância mínima. Na Tabela 4
estão assinaladas as iterações, chegando
a
uma
enquanto que o estimador inicial do parâmetro “E” do
modelo modificado será 1, porque se estima que a
deformação é linear. O resultado do ajuste iterativo
estabelece a função numérico-funcional para o modelo de
Zurek modificado da seguinte maneira:
distância nula na oitava iteração.
TABELA 4. As iterações obtidas pelo processo iterativo
F = 0.295071e + 11 .5178 (1 - exp -0.781632 e
1.13413
) + 3.54474 e exp -0.781632 e
1.13413
(15)
Na Tabela 5 aparece a
correspondente análise de
variação, destacando o valor
da variação residual e o
coeficiente de determinação,
melhorando os ajustes obtidos
pelo modelo original.
Então, o modelo numérico-funcional do modelo de
Zurek é o seguinte:
F = 0.298498 e + 11 .424784 + (4.15197 e -11 .424784 )e - 0.718294e
(13)
Com a finalidade de melhorar o nível de ajuste do
modelo que origina a fórmula da curva carga-deformação
22
68
Tabela 5. Análise de variação do modelo de Zurek modificado.
(13)
Tecnologia Fibras
4. CONCLUSÕES
produtiva não é contínua e não se dispõe do histórico das
O presente estudo permite formular as seguintes condições nas quais o material foi processado.
* O modelo de Zurek modificado conduz a um ajuste
conclusões:
* O modelo de Zurek é ajustado para curvas carga- similar ao obtido pelo modelo original do mesmo
deformação de fios de poliéster de uso têxtil com nome.
excelentes resultados. Foi usado o método gráfico para
estimar os valores iniciais dos parâmetros do modelo 5.BIBLIOGRAFiA
1.
mecânico, e estes foram otimizados pelo método
Marquardt.
* Foi realizado o ajuste do modelo de Zurek sobre os
Seymour R. B. & Carraher Jr, C. E.; (2002), “Introducción a la
química de los polímeros”, 2da. reimpresión, Editorial Reverté S. A.; 5960.
2.
Bower, D. I.; (2002) “An Introduction to Polymer Physics”,
dados anteriores com a mesma técnica de quadrados Cambridge University Press; 194-195.
3.
Aksan Stanislawa & Zurek Wiltod, (1975), “A Rheological
mínimos usando como apoio uma folha de cálculos, com
a finalidade de mostrar aos alunos dos primeiros anos de Model of Viscose Rayon”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 19,
engenharia a versatilidade destas. Foi usado o método de
3127-3129.
4.
Marquardt, D. W., (1963), “An Algorithm for Least-Squares
Newton-Raphson para tornar linear o sistema de Estimation of Nonlinear Parameters”, Journal for the Society of
equações não lineares. Posteriormente o sistema linear Industrial and Applied Mathematics, 11:431-41.
resultante pôde ser resolvido por Gauss-Jordán.
* Os métodos de Zurek e Zurek modificado têm
aplicação no controle dos processos industriais. No caso
5.
ASTM D 2256, “Tensile Properties of Yarns by the Single-
Strand Method”.
6.
Maron, M. & López, R. J.; (1999), “Análisis numérico. Un
enfoque práctico”, Editorial CECSA, México; 210-217.
da indústria têxtil, sua aplicação é limitada já que a cadeia
X
Tecnologia Plasma
Baixa Pressão, Plasma não-equilibrado como Auxiliar
na Geração de Retardante de Chama sobre Algodão.
Autores: Por Vladimir Totolin,
Majid Sarmadi, Sorin O.
Manolache, e Ferencz S. Denes,
Universidade de Wisconsin Madison
Tradução: Tatiana Pricevicius
Revisão Técnica: Humberto Sabino
Originally published in AATCC review magazine issue in june 20009
reprinted with permission from AATCC, www.aatcc.org, copyright holder
RESUMO
Retardante de Chama, FR (Flame Retardant), Plasma,
O objetivo deste projeto foi gerar um tratamento Silicato
durável retardante de chama em tecidos de algodão.
Camadas de silicato de sódio (SS) foram pré depositadas 1.Introdução
em substratos de algodão limpo com ligações cruzadas
FR (Retardantes de Chama) e produtos têxteis FR são
usando plasma de oxigênio (O2) em desequilíbrio sob essenciais em todos os aspectos no nosso dia a dia. Eles estão
baixa pressão. Antes do depósito, foram extraídas presentes em mobílias estofadas, cortinas, mobília
amostras de algodão em acetona por 6 horas via soxhlet, doméstica, assentos de automóveis, no ambiente de trabalho
para assegurar uma superfície limpa. Foi usado um e em todas as áreas públicas, incluindo trens e aeronaves. Os
design estatístico de experimentos a fim de otimizar os FRs são produtos químicos adicionados aos materiais de
parâmetros do plasma. Foram testadas amostras de polímero, tanto natural quanto sintético, para aumentar as
algodão com relação à inflamabilidade em uma câmara propriedades FR. Os produtos químicos FR são mais
de inflamabilidade automática em um ângulo de 45o. comumente utilizados para melhorar o desempenho da
Análises Termogravimétricas (TGA, Thermo- chama de produtos de polímeros de baixo e médio custo. Os
gravimetric Analyses, em inglês) indicaram uma baixa FRs podem ser fisicamente misturados ou quimicamente
quantidade de material de revestimento. Também foram ligados ao polímero hospedeiro. Eles geralmente diminuem
realizados estudos de durabilidade à lavagem para a suscetibilidade de ignição ou a chance de a chama se
determinar a resistência do revestimento na técnica de espalhar uma vez que a ignição tenha ocorrido.
lavagem rápida. O controle das amostras das superfí-
Alguns polímeros são inerentemente menos inflamáveis
cies tratadas (não tratadas) foi caracterizado por devido a estruturas poliméricas mais estáveis; geralmente,
Espectroscopia de Fotoelétrons excitados por raio X esses tipos de polímero são os plásticos mais caros, como
(XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy¸ em inglês), poliimidas, polibenzoimidazois e poliéter cetonas.
1
Em
espectroscopia de infravermelho pela transformada de polímeros sintéticos ou naturais mais inflamáveis, a fase
Fourier atenuada (ATR/FTIR, attenuated Fourier mais significante no processo de queima é a etapa de
transform Infrared spectroscopy, em inglês) e produção do combustível, onde a energia termal induz
microscopia eletrônica de varredura (SEM, scanning mecanismos de cisão de ligação que resultam na formação
electron microscópio, em inglês).
de fragmentos moleculares voláteis. Estes componentes de
Palavras-chave: Revestimentos, Algodão, baixo peso molecular se difundem no ambiente e geram
05
Tecnologia Plasma
gases inflamáveis que iniciam a combustão. É possível limitações levaram a um desenvolvimento mais aprofundado
fazer modificações para alterar a inflamabilidade do de métodos de processamento físico-químico alternativos.
material em vários estágios do processo queima, os quais Neste campo, a tecnologia plasma mostra vantagens
incluem aquecimento, degradação e decomposição, distintas que respeitam o meio ambiente, e propriedades de
volatilização e oxidação.2 A maioria dos FRs diminuem superfície de materiais inertes que podem ser facilmente
a inflamabilidade ao aumentar a formação de modificadas. Baseado nisso, este trabalho discute a melhora
carbonizado, ao reduzir a formação de voláteis na fase de dos FRs em tecidos de algodão usando SS (Silicato de Sódio)
2
condensação, ou ao inibir a oxidação na fase gasosa.3 Os e tratamentos de plasma de baixa pressão de O .
métodos mais simples de modificação envolvem a adição
de boratos e fosfatos amônicos ácidos solúveis em água. Experimentos
Os acabamentos mais sofisticados e duráveis usam Materiais
composto de fósforo conjugado com resinas de melanina
Foi comprado um tecido tingido de algodão branqueado
e uréia para gerar um acabamento de ligação cruzada com desengomado (78 x 76), peso = 102 g/m2 da Testfabrics Inc. e
a celulose. 4 Este tipo de acabamento é usado via método este foi cortado em amostras de 2- x 6-in. A solução SS e
2
de reticulação por calor.5 Problemas com estes acetona (27 wt% SiO ) foram compradas da Sigma Aldrich
acabamentos incluem amarelecimento por calor de cura, Chemicals.
dano ácido e, alteração do tecido, e degradação, ou perda
total das propriedades mecânicas. 1-5
Houve um aumento da demanda para substituir tanto
Procedimento
Amostras de algodão foram extraídas com Soxhlet com
os sistemas antimônio-halogênio no verso dos acetona por 6 horas para remover impurezas das fibras, e
revestimentos dos produtos têxteis quanto em depois secas durante a noite em um forno a vácuo a 30 Torr,
tratamentos livres de formaldeído em acabamentos na temperatura ambiente. As amostras foram embebidas em
duráveis. Portanto, a quantidade de novos artigos, solução SS nas concentrações desejadas de SiO2 por 2 horas.
patentes e produtos associados aos sistemas FR com base As concentrações foram escolhidas de acordo com o design
de silício é uma evidência de novos interesses em estatístico dos experimentos (software Design Expert 7).
abordagens FR que não dependem completamente de Depois de embebidas, as amostras foram secas em um forno
halogênio e fósforo. Acredita-se que os FRs baseados em a vácuo à RT durante a noite e então expostas a plasma de O2
silício para polímeros sintéticos ou orgânicos atuam de em um reator de placa paralela de 13.56 MHz.17 As amostras
duas maneiras básicas: solidificação termal (decom- foram lavadas por 30 minutos em água deionizada com um
posição endotérmica do FR) e formando um revesti- banho ultrassônico depois do tratamento com plasma. Foram
mento protetor (líquido ou barreira carbonizado). 6-16
feitos três banhos em cada lote. Os parâmetros de plasma de
Devido ao aumento de requisições de acabamentos de O2 utilizados foram: 59W-150W RF (Frequência de Rádio)
tecidos têxteis, bem como a demanda do mercado e da na ausência de plasma, 2-8 min., 200-m Torr de pressão na
sociedade por produtos têxteis que são processados por ausência de plasma, e 60-m Torr base de pressão. A Tabela I
métodos que respeitam o meio ambiente, são necessárias mostra a otimização dos parâmetros de plasma e seus
técnicas inovadoras de produção. Estas preocupações e resultados correspondentes ao tempo de propagação do
06
68
Tecnologia Plasma
fogo nas amostras de algodão tratadas e não tratadas padrão requer um tempo de ignição de 1-s e, para esses
experimentos, o tempo de ignição usado foi de 5 s porque as
(controle).
amostras tratadas com plasma não pegaram fogo na primeira
Teste de Inflamabilidade no ângulo de 45o
tentativa.
As amostras lavadas foram secas em forno a vácuo a
o
80 Cg durante a noite e então testados com relação à ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA)
inflamabilidade com a câmara de Auto-Flame com
O peso da TGA muda em um material de acordo com a
o
ângulo de 45 . Este teste é usado para medir e descrever função de temperatura sob atmosfera controlada e foi
as propriedades de tecidos naturais ou sintéticos em realizada uma análise de tratamento de apoio em correlação
resposta ao aquecimento e chama sob condições aos dados espectroscópicos. Uma TGA Q500 (TA
controladas em laboratório.
Instruments) gravou a estabilidade termal e a decomposição
de amostras usando uma proporção de aquecimento de 10oC/
Fig. 1. Resposta da superfície ao tempo de
queima verso energia (W) e concentração SS (%)
min. a 700oC. O nitrogênio foi usado como gás expurgo.
DURABILIDADE À LAVAGEM
Para avaliar a durabilidade do revestimento durante a
lavagem, as amostras lavadas foram expostas a um método
rápido de lavagem proposto por McSherry, ET al.18 O padrão
é conhecido por correlacionar estreitamente com 50 ciclos de
lavagem doméstica. Uma relaçõ de banho de 1 para 40 (água
DI) para a relação de tecido foi usado com uma solução de
fosfato de sódio tribásico (Na3PO4 .12 H2O) e 0,1% de Triton
X-100. As amostras foram fervidas por 4 horas, lavadas
usando cinco tipos de água destilada, e secas em um forno a
o
As amostras foram organizadas em uma estrutura e vácuo a 80 C durante a noite.
mantidas em um ângulo de 45o. Uma chama padronizada
foi aplicada na superfície próximo a parte de baixo e por Características da Superfície
um tempo específico (5 s). A chama passou por todo o XPS
comprimento do tecido usando uma sequencia de
Um Espectrômetro Perkin Elmer Physical Electronics
desencadeamento, o qual parou o temporizador após ser Phi 5400 Small Area (Fonte Mg; 15 kV; 300 W; energia
completamente queimado. O tempo necessário para a medida= 89.45 eV) foi usado para a análise XPS. Um ângulo
o
chama percorrer todo o comprimento do tecido e parar o inicial de 45 foi usado entre a amostra e o detector. Foram
desencadeamento foi gravado, bem como a reação física feitas pesquisas e digitalização de alta resolução (HR, highdo tecido no ponto de ignição. Foram testadas cinco resolution, em inglês) para níveis centrais nas amostras. A
amostras para cada tratamento e os testes foram prova de curva dos picos de HR foi feita usando um algorítmo
duplicados. É importante ressaltar que mesmo o teste Gaussian.
07
Tecnologia Plasma
Resultados e Discussões
Teste de Inflamabilidade no Ângulo de 45o
Os parâmetros dos experimentos e os resultados da
propagação da chama das amostras são apresentados na
Tabela I e na Fig. 1. As concentrações SS no faixa de 3% a
4% e os valores de energia de 45 W a 90 W durante o tempo
de domínio (5 min. de tratamento) resultaram em melhores
dados de tempo de propagação da queima baseadas nos
dados na Fig. 1. O modelo quadrático (a probabilidade de
0.9999 é medida com um efeito sistemático, e não com um
ruído experimental; análise ANOVA) é expressa pela Eq. 1.
Bt = -25.47164 + 8.71527 C + 0.68692 P + 2.95907t 0.04374 C P 0.1864 C t 0.02093 Pt 0.5576 C2 2.43743 10-3
P2 + 0.026825 t2
Eq. 1
Bt é o tempo queima (s), C é a concentração SS (%), t é o
tempo de tratamento (min.), e P é a energia dissipada (W). O
modelo prevê o tempo de queima maior que 31.9s para
amostras usando concentração SS de 3% tratadas por 7.8
min. a 76 W.
Resistência à lavagem
ATR/ FTIR
Para avaliar a resistência do revestimento durante a
Foram feitas análises ATR/ FTIR para obter mais lavagem, as amostras tratadas foram expostas ao método
informação sobre as ligações químicas e para chegar às lavagem rápida proposta por McSherry, et.al., como descrito
conclusões de medidas XPS. Foi utilizado um (Bruker) previamente. Baseado nos resultados obtidos do design
Equinox 55 para caracterizar a superfície. Foram experimental, os seguintes parâmetros de plasma O2 foram
coletados dados na região 500 4000 cm-1 da onda com selecionados para determinar o comportamento FR: a
300 varreduras para cada amostra em uma resolução de energia RF foi de 100W e a pressão do gás na ausência de
0.5 cm-1. As amostras foram colocadas em um cristal de plasma foi de 200 mTorr, com tempo de exposição ao plasma
germânio.
de 8 min. Ao variar apenas a concentração SS, as amostras
foram testadas com relação à inflamabilidade tanto antes
SEM ( microscópio de varredura eletrônica)
quanto depois da lavagem (Tabela II). Foram testadas cinco
Para caracterizar a morfologia da superfície, bem amostras para cada tratamento e os testes foram duplicados.
como a uniformidade do revestimento, as amostras As amostras testadas antes da lavagem apresentaram
foram analisadas com um LEO DSM 1530 FE SEM. A comportamento elevado do FR (retardante de chama)resí.
ampliação usada foi de 20,000x.
08
68
Além disso, mostrou-se que mesmo depois de 50 ciclos de
Tecnologia Plasma
lavagem, foi observado um aumento drástico no tempo
Os substratos que passaram por um processo de 50 ciclos
de combustão (aproximadamente três vezes mais para 2 e de lavagem apresentaram perda de peso de 87%, 89% e 88$,
3 wt% e duas vezes mais para 5 wt%). Resultados obtidos respectivamente, apesar da concentração da solução de
a partir das amostras lavadas são similares aos relatados silicato usada durante o processo revestimento. Pode-se
pela Konda, et.al.19 e Ramachandran, et.al.20
concluir que a maior parte da camada de silicato prédepositada e tratada com plasma foi removida durante o
Resultados de Inflamabilidade para Diferentes Concentrações de SS
processo de lavagem. A perda de peso que começou em
temperaturas baixas em amostras tratadas foi relacionada à
água quimicamente ligada (presente na SS) eliminada
através de uma reação endotérmica.
Comportamento da Queima
A fotografia na Fig. 3 mostra o comportamento de
Análise Termogravimétrica (TGA)
amostras tratadas (b, c e d) comparadas às não tratadas (a)
Curvas TGA típicas de amostras não tratadas e durante o teste de queima. O algodão virgem queima
amostras tratadas com solução SS 2wt% são mostradas completamente, enquanto a maior parte do material
na Fig. 2. A perda de peso da amostra de celulose não queimado é retida como um resíduo carbonizado, no caso
modificada começou a 330oC e o substrato foi consumido de amostras tratadas com silicato/ plasma. Esta é uma
completamente a 700oC. Resíduos de peso a 700oC de característica de revestimento de silicato homogêneo em
substratos revestidos de silicato e tratados com plasma amostras tratadas.
apresentaram menor perda de peso (63.6%, 63.2% e
58.7% para concentrações SS de 2wt%, 3wt% e 5wt%,
respectivamente) comparados com as amostras que não
Fig. 3. Comportamento da queima de (a) algodão não tratado, e
(b) 5% de silicato, (c) 3% de silicato,
(d) 2% de silicato depositado e algodão tratado com plasma.
foram expostas à técnica de lavagem rápida.
Fig. 2. Diagramas TGA de (a) algodão tratado,
(b) algodão imerso em 2% SS e
plasma tratado, e (c) algodão tratado com
plasma após 50 ciclos de lavagem.
Análise XPS
A celulose pura consiste em ligações C-O e C=O/O-C-O.
Entretanto, mesmo o filtro de papel de alto grau de pureza ou
estruturas de algodão incorporam pequenas quantidades de
grupos O-C=O originárias do ácido urônico e ligações
alifáticas relacionadas com a presença de impurezas de
superfície contendo carbono. É por isso que antes do
10
68
Tecnologia Plasma
depósito de camadas de silicato, amostras de algodão
foram extraídas com Soxhlet em acetona por 6h. O pico
de maior resolução (HR) C1s é enquadrado em quatro
picos distintos incluindo: C-C/C-H (285 eV), C-O (286.5
eV), O-C-O/C=O (288 eV) e O-C=O (289.2 eV).21
Dados da pesquisa XPS de algodão não extraído
apresentou 67.1%C e 32.9% de O para as concentrações
atômicas relativas da superfície (Tabela III). Isto é
significantemente diferente em comparação com as
concentrações atômicas da estrutura de celulose teórica
(C:54.5% e O: 45.5%). Uma explicação possível é que as
Fig. 4. Espectro C1s de alta resolução de (a) amostras
de algodão virgem, (b) Extrato de acetona e (c) coberta
com silicato assistido por plasma.
fibras do algodão são compostas de uma parede
secundária (tipicamente 90% por peso) e um parede
primária externa. 22 A parede secundária é essencialmente
composta de celulose na natureza, enquanto que a parede
primária externa consiste de ~55% de celulose, o resto é
atribuído às proteínas, pectinas, e cera; deste modo,
pode-se observar a presença de impurezas de
hidrocarbono.
As pesquisas e os resultados HR XPS obtidos de amostras
de algodão extraídos com Soxhlet em acetona (Fig.4b)
mostram claramente a existência de uma menor
concentração atômica de carbono na superfície relativa
(51%) e uma diminuição significante da área de superfície
relativa do pico C-C (32.4%) depois da extração (Tabelas III
e IV). Concluiu-se que, para simplificar a análise da
superfície deste sistema complexo, a extração com Soxhlet
em acetona deveria preceder as etapas de tratamento de
O diagrama HR C1s(Fig. 4a) de algodão não extraído plasma e revestimento para remover as impurezas que
confirma que havia um alto teor de carbono presente nas podem interferir com os processos de deposição e também
camadas da superfície do substrato. A presença de uma poderiam influenciar as características de adesão das
área de superfície relativa elevada e intensa de pico C-C camadas de plasma no substrato.
(57.2%) comparada ao pico C-O (35.7%) da área da
A diminuição do conteúdo de carbono atômico da
superfície indicava a presença de impurezas baseadas superfície relativa e a presença de átomos de silício (6.4%)
em carbono (Tabela IV).
12
68
incorporado ao revestimento de silicato e ao plasma exposto
Tecnologia Plasma
O2, bem como os resultados das amostras extraídas revestimento silicato dos substratos e do subsequente
consecutivamente, são mostrados na Fig. 5 e na Tabela tratamento com plasma, estas absorções não foram evidentes
III. Sugeriu-se que tenha acontecido uma ligação cruzada no diagrama ATR/ FTIR das amostras modificadas com
de parte da estrutura de silicato pré depositado e plasma SS/ O2.
convertido em uma rede não solúvel em água. A presença
de uma área de superfície relativa maior de pico 285 eV
Fig. 5. Espectro de pesquisa XPS de SS
assistida de plasma de O2 (2%) coberta com amostra
de algodão
(Fig. 4c) no diagrama HR C1s indica que, além das
ligações C-C, as ligações C-Si também fazem parte das
camadas de plasma modificadas.
ATR/ FTIR
As ondas infravermelhas penetram as superfícies em
aproximadamente 2-5µ, enquanto que alguns tipos de
plasma penetram apenas alguns nanômetros na camada
da superfície. Foram feitas medidas ATR/ FTIR em
amostras de celulose e em amostras tratadas com plasma
para descobrir se, durante o tratamento com plasma,
moléculas não modificadas de silicato foram
Fig. 6. Espectro ATR/ FTIR de algodão tratado
com plasma e controle.
encapsuladas abaixo do topo da estrutura de ligação
cruzada. Todas as absorções da celulose foram
designadas assim:
23
663-670 cm-1 (frequencia/ OH);
893-900 cm-1 (trecho do anel de 1030 cm-1 (alongamento
C-O); 1050 1100 cm-1 (alongamento ponte assimétrica
C-O-C); 1315 1370 cm-1 (frequencia CH, flexão CH);
1428 cm-1 (flexão OH quando plano); 2893 2959cm1
(alongamento C-H); e 3300 3400 cm-1 (H- ligado a OH
alongamento). Os diagramas ATR/ FTRI de celulose, e
celulose tratada com plasma e revestido de silicato (Fig. SEM
6) não apresentaram diferenças significantes. Isto indica
Imagens SEM comparativas de celulose e amostras de
que o silicato não modificado com plasma não foi celulose modificadas (Fig.7) indicam a presença de
incorporado sob a fina camada da superfície da ligação revestimento com base de silicato em superfícies de fibras
cruzada. A presença de uma pequena absorção bimodal tratadas. Foi possível notar uma imagem menos clara das
na zona da onda 1920 2200 cm-1 do substrato de celulose características das fibras devido ao tratamento com plasma e
não tratado foi relacionada à contaminação de revestimento em comparação com as fibras de celulose.
hidrocarbono insaturado remanescente devido a Pode-se concluir que, mesmo após o procedimento de
manipulação depois da extração. Devido aos lavagem rápida, a estrutura com base de silicato ainda
13
Tecnologia Plasma
permanece nas superfícies da fibra.
Fig. 7. Imagens SEM de (a) algodão de controle,
(b) algodão tratado
com plasma exposto a 50 ciclos de lavagem, e
(c) algodão tratado
com plasma não expostos a lavagem.
(a)
Conclusões
Foi conduzido um design estatístico completo de
experimentos para prever as propriedades FR do algodão de
plasma Silicato de Sódio-O 2 exposto, baseado na
concentração de SS utilizada. O tempo de combustão das
amostras de algodão tratado (após a lavagem) aumentou
dramaticamente para aproximadamente três vezes mais que
a amostra de controle. De acordo tanto com o modelo
estatístico e os experimentos realizados, foram obtidos
melhores resultados quando tanto as baixas concentrações
SS e a energia dissipada para os eletrodos foram usadas em
maiores tempos de exposição ao plasma O2. Uma explicação
é que maiores concentrações de SS resultaram em camadas
grossas de SiO2 que não podem ser polimerizadas
uniformemente e completamente pelo plasma O2. É
importante notar que o tratamento com plasma aumentou o
(b)
tempo de ignição de 1s para 5s. Portanto, todas as amostras
tratadas foram testadas com um tempo de ignição de 5s (ao
invés de 1s). Os resultados TGA mostraram que a camada
sílica age como um isolante térmico, permitindo a
decomposição do algodão revestido em proporções menores
se comparado com as amostras não tratadas. A
caracterização da superfície dos substratos com XPS, ATR/
FTIR e SEM confirmaram a presença de estruturas similares
com silicato na superfície dos tecidos mesmo após 50 ciclos
de lavagem. Concluiu-se que a técnica de baixa pressão de
plasma usada para fazer a ligação cruzada das camadas de
silicato pré-depositado no algodão tem o potencial de gerar
tecidos retardantes de chama.
Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer o Departamento de
Agricultura (Research Grant S-1026) e a Universidade de
Winsconsin-Madison pelo suporte financeiro nesta
pesquisa.
14
68
Tecnologia Plasma
Referências
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Technology, 4th edition, Vol. 10, John Wiley & Sons, New
York, N.Y., USA, 1993, pp930-936.
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Wisconsin-Madison, 2006.
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Japan, Vol. 28, No. 8, 1975, pp100-107.
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21. Johansson, L. S., et al., Surface and Interface Analysis, Vol. 36,
2004, pp706-710.
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23. Tasker, S., et al., Polymer, Vol. 35, No. 22, 1994, pp4717-4720.
Autor
Majid Sarmad é professor Rothermel Bascom de Ciência Têxtil e
Ciência de Materiais da University of Wisconsin-Madison. Há 23
anos, foca sua pesquisa no tratamento plasma de materiais têxteis e
outros materiais polímeros. Ele é autor e co-autor de mais de 60
trabalhos e quatro patentes. Sarmadi recebeu muitos prêmios,
incluindo o Harold DeWitt Smith Memorial Medal, apresentado
juntamente por ASTM International, Commitee D13 em Produtos
Têxteis e Albany International Research Company. Seu trabalho
no Sustainable Carpet Project para o estado da Califórnia, EUA
recebeu mais de 16 prêmios.
Majid Sarmadi, Department of Design Studies, University of
Wisconsin-Madison, 1300 Linden Dr., Madison, WI 53706, USA;
fone: +1 608 262 7492; fax: +1 608 265 5099;
[email protected]
Aumento de absorção de água em tecidos
de algodão tratados com descarga corona
Autores:João B. Giordano1*, João S. C. Campos2
*Faculdade de Tecnologia de Americana,
Departamento Têxtil FATEC, Americana-SP
[email protected]
2 Faculdade de Engenharia Química
Departamento de Polímeros, Unicamp, Campinas- SP
Revisão Técnica: Dimas Novais
Resumo:
Introdução
Durante o tratamento por descarga corona, espécies
Na indústria têxtil, mais especificamente no setor de
ativas são geradas, as quais podem reagir com a
acabamento, os materiais têxteis são submetidos a processos
superfície do polímero ocasionando quebra de cadeias e
físicos, físico-químicos, bioquímicos e químicos, os quais
formação de radicais, criando assim grupos polares na
têm a finalidade modificar as características iniciais dos
superfície e conseqüentemente, aumentando a sua
materiais têxteis, ou seja, prepará-los para que possam
energia superficial e absorção de água. Neste trabalho
posteriormente ser tingidos e ou receberem produtos de
utilizou-se tecido de algodão. Nos processos
acabamento como amaciantes e resinas. Estas operações
convencionais de preparação desses tecidos são usados
preliminares são necessárias, pois os materiais têxteis,
agentes químicos que agridem os efluentes têxteis, assim
durante sua fabricação adquirem substâncias que dificultam a
a descarga corona propõe-se como tratamento prévio do
absorção de água e conseqüentemente a absorção também de
material sem ação de agentes químicos. Os objetivos
corantes, portanto para se obter bons resultados de
deste trabalho são: 1. Tratar com descarga corona
tingimento são necessários que os materiais têxteis estejam
tecidos de algodão; 2. Verificar absorção de água em
limpos e com boa absorção de água. 1,3
tecidos de algodão tratados com descarga corona;
Nestes processos de pré-tratamento são comumente
Tecidos foram submetidos à descarga: corona variando-
utilizados produtos químicos tais como: detergentes, bases,
se o tempo exposição, em seguida foi realizada testes de
ácidos, enzimas, agentes oxidantes e redutores, que agem nos
absorção de água. Os resultados mostram que: houve
materiais têxteis retirando impurezas e conferindo a estes
aumento da absorção de água no tecido de algodão que
absorções de água suficiente para os processos seguintes e
de 50% em amostra sem tratamento passou até a 280%
em seguida são eliminados nos final dos processos nos
com o tratamento, observou-se também que com tempos
efluentes têxteis, gerando impacto negativo ao meio
de 1min. já ocorreram aumento de absorção de água.
ambiente, além de utilização de grande quantidade de água e
energia.
Palavras-chave: Corona, têxtil, algodão, absorção de
água.
No sentido de diminuir a poluição dos efluentes, o
tratamento com descarga corona vem propor uma alternativa
de preparação destes materiais sem utilização de agentes
56
68
químicos, sendo exclusivamente tratamento físico, além Experimental:
de não haver consumo de água, o processo é único e mais Preparação das amostras
rápido que os processos convencionais utilizados. Desta
· Amostras de tecido de algodão engomado foram
forma a técnica de descarga corona pode economizar submetidas a 5 lavagens consecutivas em água à temperatura
etapas do pré-tratamento (desengomagem e purga) de de ebulição e em seguida secas a temperatura ambiente
tecidos para o tingimento, portanto é um processo mais (22 ºC); resultando com este processo tecido de algodão
econômico que o convencional e menos poluente. 2
denominado de tecido de algodão lavado com traços de
Tecidos de algodão crus, ou seja, apresentam goma amido (goma);
·Amostras de tecido de algodão engomado foram
(aplicada nos fios de urdume para aumentar a resistência
ao processo de tecimento), óleos e ceras naturais da submetidas a 7 lavagens consecutivas em água à temperatura
própria fibra. Estas substâncias conferem ao tecido baixa de ebulição e em seguida tratou-se com uma solução de 30 g/l
absorção de água que é extremamente prejudicial aos de enzima por 1 hora à temperatura de 70 °C e na seqüência
processos de acabamento de tecidos de algodão. Neste foram realizados mais 3 lavagens consecutivas com água
sentido, tecidos de algodão crus (engomado) foram temperatura de ebulição e em seguida secas a temperatura
tratados com corona a fim de verificar se ocorre aumento ambiente (22ºC); obtendo-se tecido de algodão
da absorção de água destes materiais.
desengomado (sem presença de amido).
O uso da descarga corona através de ar, à pressão e
uma forma Medidas:
1. Medidas de absorção de água em amostras de algodão
muito efetiva de aumentar a absorção de água sem afetar a
temperaturas
atmosféricas proporciona
integridade da fibra ou do fio. O tratamento envolve uma engomado, lavado e desengomado em função do tempo de
descarga plasmática de alta voltagem e conduz a tratamento corona: Método direto.
modificações físico-químicas na cutícula do algodão
sem alterar a estrutura principal da celulose. 6
Amostras (10 mm X 200 mm) de tecidos engomados,
lavado e desengomado foram pesadas e em seguida tratadas
Neste contexto, o recurso da descarga corona pretende com descarga corona em tempos de 1 a 30 min. Estas por sua
aproveitar a sua capacidade para alterar a absorção de vez foram mergulhadas em água e imediatamente foram
água de tecidos de algodão, mesmo no estado engomado. retiradas e pesadas novamente (molhada). Repetiu-se este
Sendo assim, espera-se que o efeito obtido sobre o tecido procedimento para amostras não tratadas. Para cada tempo de
de algodão engomado, seja suficiente para eliminar tratamento corona foi realizada 10 medidas de absorção de
agentes engomantes, gorduras e ceras da fibra de água, utilizando à mesma metodologia.
algodão, eliminando do processo convencional de
3. Absorção de água em tecidos tratados com descarga
preparação de tecidos de algodão. Esses processos corona:
Amostras de tecido engomado, lavado e desengomado
exigem agentes químicos que após sua ação são
despejados nos efluentes, originado impacto negativo ao foram tratados com descarga corona por 20 minutos e
meio ambiente, além de ser mais rápido e com vantagens verificado absorção de água através da análise de absorção de
econômicas. 4,5
gota de solução de corante azul reativo depositada na
superfície do tecido, de acordo com norma NBR 13000 -
58
68
Determinação da Absorção de água do Tecido. Esta norma tecidos de algodão no estado engomado com goma de amido,
consiste basicamente em gotejar através de uma bureta, parcialmente desengomado, totalmente desengomado.
Tabela 1: Características físicas dos tecidos de algodão
uma solução de corante sobre a superfície têxtil a uma
distância de 4 cm entre a bureta e o tecido e em seguida
registrar o tempo de penetração da gota no tecido, além de
observar a superfície têxtil após secagem da gota.
t = trama; u = urdume
Também foi observada a Absorção de água na amostra
Nota-se que houve aumento da gramatura nos tecidos
tratada com corona pelo método do IPT, baseado na
norma JIS L1004. Esta norma consiste em colocar as lavados e desengomados, embora tenha ocorrido perda de
amostras no sentido vertical e apenas encostando uma das massa pela eliminação de goma. Observa-se, que o aumento
extremidades na solução de corante e observa-se a da gramatura decorre do encolhimento do tecido, pois o
quantidade de água que é absorvida pela amostra por algodão sendo fibra natural é de se esperar que ocorra
capilaridade, verificando nas amostras o comprimento da encolhimento em contato com água, ainda mais a
coluna de água absorvida;
temperatura de ebulição. Este fenômeno (encolhimento) é
percebido pelo fato que houve aumento na densidade de fios
4. Medidas de absorção através da balança por cm2, ou seja, na mesma área o tecido passou a ter mais
hidrostática:
fios, conseqüentemente aumento da gramatura.
Foram pesadas pares de amostras de tecido de algodão
engomado, lavado e desengomado de modo que entre os Absorção de água em função do tempo de tratamento
pares de tecidos as amostras possuíam a mesma massa e o corona:
mesmo volume, ou seja, 2 amostras de tecido engomado
O gráfico apresenta os resultados da absorção de água de
(com massa 1 e volume 1), 2 amostras de tecidos lavados amostras de tecido em estado engomado, lavado e
(massa 2 e volume 2) e 2 amostras de tecidos desengomado tratadas com descarga corona em função do
desengomados (massa 3 e volume 3), em seguida, uma tempo de tratamento:
destas amostras (1 engomada, 1 lavada e outra
Figura 1: Absorção de água (%) em função do tempo (min.)
de tratamento corona em amostras de tecido de
algodão engomado, lavado e desengomado.
desengomada) foram tratadas com descarga corona por 20
min. e logo após, foram mergulhados em água e pesadas
massa da amostra submersa por 60 min, e anotou-se o
valor a cada 5 min. de imersão em água. Foram repetidos
estes procedimentos para tecidos não tratados com
Absorção (%)
estas amostras ainda submersas em água e registrou-se a
Absorção de água
em tecido de algodão
engomado tratado
com corona
Absorçãodeágua
emtec idodeal godão
lavadotr atadoc om
corona
Absorção de água
em tecido de algodão
desengomado
tratado com corona
350
300
250
200
150
corona.
100
50
0
Resultados e Discussões
Características do tecido:
A tabela a seguir mostra as características físicas dos
0
1
5
10
15
20
25
30
Tem po (m in.)
Observa-se no gráfico da figura 1 que as amostras não
59
tratadas (tempo 0) apresentam menor absorção de água engomados. Nestes tecidos existem goma, os óleos e ceras
que as amostras tratadas com corona, Desde o 1º min. já que dificultam a penetração de água e o tratamento corona terá
se nota esta alteração, sendo mais evidente a partir de 5 que atacar as duas camadas (goma e ceras) para obter boa
min. Entre 15 e 30 min. ocorre discreta alteração na absorção de água. Os tecidos que foram apenas lavados (baixo
absorção, chegando ao máximo de 300%. A absorção teor de amido), mas ainda com cera e óleos apresentam sem
pelo tecido de algodão está condicionada à eliminação da tratamento maior absorção de água que os tecidos
goma introduzida ao fio no processo de tecelagem a fim engomados. Com tecidos engomados, com ligeiro aumento
de aumentar a resistência dos fios ao atrito que ocorre nos da absorção de água, sugerindo que esta diferença o
teares e também pela eliminação de óleos e ceras naturais tratamento corona, os tecidos lavados apresentam
da própria fibra de algodão. Neste sentido, se ocorre o comportamento semelhante que está relacionada à quantidade
aumento de absorção de água do algodão, este elementos de amido que foi eliminada nas lavagens. Conseqüentemente
(goma, óleos e ceras) estão sendo eliminados dos tecidos, à absorção de água nos tecidos lavados são menores que nos
portanto o tratamento com descarga corona está afetando tecidos desengomados, pois os tecidos lavados ainda
estes elementos. Inicialmente agindo sobre a camada de apresentam goma, óleos e ceras que dificultam a penetração
goma (amido) que reveste os fios das amostras de tecidos do tratamento corona.
engomados e em seguida agindo sobre os óleos e ceras
Desta forma tratamento corona tem potencial para
naturais da própria fibra das amostras de tecidos substituir os tratamentos convencionais (desengomagem e
desengomados. É de se esperar que com o aumento da purga) na preparação de tecidos de algodão para tingimento
dosagem do tratamento corona ocorra maior eliminação posterior, constituindo um processo único, menos poluente e
destas substâncias contidas nas fibras de algodão. Estas provavelmente economicamente mais viável, pois não se
substâncias prejudicam nos tratamentos posteriores tais utilizam agentes químicos e água.
como tingimento, estamparia e aplicação de amaciantes,
pois nestes processos há necessidade de se ter boa Absorção de água: balança hidrostática:
absorção de água do material para absorção de corantes e
os outros produtos como amaciantes e resinas.
A figura 2 exibe o gráfico da massa (g) aparente de
amostras de tecido engomado, lavado e desengomado tratadas
A absorção de água em função do tempo de por 20 min. com descarga corona e não tratadas em função do
tratamento corona é mais evidente nos tecidos tempo (min.) imerso em água.
engomados, pois estes apresentam baixa absorção, inicial
chega atingir até 240% ou seja, 4 vezes maior. Já o tecido
desengomado, por não apresentar goma, possui sem
tratamento corona absorção de água em torno de 200%.
Com o tratamento corona passa a ter uma absorção de
300%, esta diferença está ligada exclusivamente ao
Figura 2: Gráfico de massa aparente (g) de amostras de
tecido engomado, lavado e desengomados não tratados e tratados
com descarga corona em função do tempo imersão em água.
Massa aparente (g)
de aproximadamente 60% e com o tratamento corona
0,4
Tecido de algodão engomado
0,35
tratado 20 min. com corona
0,3
0,25
Tecido de algodão desengomado
0,2
Tecido de algodão desengomado
tratado com corona por 20 min.
0,15
Tecido de algodão lavado
0,1
ataque da descarga corona às ceras e óleos naturais da
0,05
fibra, porém com valores maiores em relação aos tecidos
Neste
1 5caso,
10 15 as
20 amostras
25 30 35 40 submersas
45 50 55 60 em água sofrem à ação
Tecido de algodão lavado tratado
com 20 min. com corona
0
Tempo de imersão em água (min.)
60
68
da força de empuxo contrário, porém como todos os pares praticamente inalterada ao longo do tempo. Nas amostras não
(tratados e não tratados) possuem a mesma massa e o tratadas a absorção ocorre mais lentamente não atinge os
mesmo volume, porém diferentes entre si, ou seja, tecido níveis de absorção das tratadas.
Para melhor entender os fenômenos causados pela ação
lavado tratado e não tratado com a mesma massa e mesmo
volume (m1 e v1). Tecido desengomado tratado e não da água em tecidos de algodão tratados com descarga corona,
tratado com outra massa e outro volume (m2 e v2) e ainda construiu-se o gráfico apresentado na figura 3 que mostra a
o tecido engomado tratado e não tratado com m3 e v3. relação massa aparente/massa seca em função do tempo
Assim esta força de empuxo se iguala, porém tanto as submerso em água e assim sendo, nota-se no gráfico que
amostras sem tratamento como as tratadas absorvem todas a amostras tratadas (curvas pontilhadas) estão num
água, no entanto, as amostras tratadas com corona patamar maior que as amostras não tratadas, isto indica que
absorvem mais água (aumento de absorção de água). Na as amostras tratadas absorvem mais água que as amostras não
verdade, então o que realmente se mediu e o que se tratadas. Observa-se também que as amostras tratadas
observa no gráfico é a quantidade de água que as amostras absorvem quase que instantaneamente a quantidade de água
tratadas absorveram a mais do que as amostras não e a atinge o equilíbrio nos primeiro minutos submerso em
tratadas.
água, já as amostras não tratadas além da quantidade de água
O objetivo deste experimento é verificar a diferença de absorvida ser menor, levam maior tempo para que atinjam o
absorção de água das amostras tratadas em relação às equilíbrio, o qual ocorre ao redor dos 15 min.
amostras não tratadas. Neste sentido, nota-se no gráfico
Figura 3: Massa aparente/massa seca de tecidos de
algodão engomados, lavados e desengomados
tratados com corona por 20 min. não tratados
submersos em água por 60 min.
que amostras tratadas apresentam maiores absorções de
água que as amostras não tratadas já no primeiro minuto
submersas em água. Nos tecidos lavados e desengomados
1,4
nota-se que mesmo após 1 hora de imersão em água o
tecido não tratado não absorveu a mesma quantidade de
água que os tecidos tratados. Já nos tecidos engomados a
diferença foi maior nos primeiros minutos de imersão em
água, após 5 min. praticamente tiveram a mesma
absorção. Isto se deve ao fato que o tratamento não foi
suficiente o bastante para remoção completa da goma e
óleos e ceras naturais da fibra de algodão, já nos tecidos
Massa aparente/ massa seca
1,2
Tecidodeal godãoengom ado
tratadoc om
c oronapor 20
min.
Tecido de algodão lavado
1
0,8
Tecidodeal godãol avado
tratadoc om
c oronapor 20
min.
Tecdio de algodão
desengomado
0,6
0,4
Tecido de algodão
desengomado tratado com
corona por 20 min.
0,2
0
1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Tempo de imersão em água (min.)
lavado e desengomado a absorção é maior, pois os tecidos
estão mais suscetíveis à descarga corona.
Ensaio de Absorção de água
Observa-se no gráfico que as amostras tratadas Método norma ABNT (NBR 13000 - Determinação da
(comparando-se os pares de tecidos) apresentam maior Absorção de água do Tecido)
absorção do que as amostras não tratadas. A absorção
A figura a seguir mostra a absorção de água de amostras
ocorre imediatamente nas amostras tratadas, ou seja, nos de tecido de algodão engomado, lavado e totalmente
primeiros minutos de imersão em água e se mantém desengomado, tratados por 20 min. com corona e não
62
68
Figura 5: Teste de absorção de água em tecido
de algodão engomado, lavado e desengomado
tratados com corona por 20 min. e não tratados.
Método IPT baseado na norma JIS L1004.
tratados.
Figura 4: Teste de absorção de água de tecidos de
algodão engomado, lavado e desengomado tratados e não
tratados com descarga corona, utilizando solução de
corante azul reativo. Método ABNT
1
1
2
3
4
5
6
2
3
4
5
6
1 Algodão engomado
2 Algodão engomado + 20 min. corona
1 Tecido de algodão engomado
3 Algodão lavado
2 Tecido de algodão engomado + 20 min. corona
4 Algodão lavado + 20 min. corona
3 Tecido de algodão lavado
5 Algodão desengomado
4 Tecido de algodão lavado + 20 min. corona
6 Algodão desengomado + 20 min. Corona
5 Tecido de algodão desengomado
6 Tecido desengomado + 20 min. Corona
Observa-se claramente na figura 5 que na amostra tratada
houve maior absorção de água, a coluna de solução penetrou
com mais intensidade em relação à amostra não tratada.
De acordo com a figura 4, observa-se que as amostras
não tratadas apresentam baixa absorção de água, a gotas Conclusões
de solução de corante não penetram no tecido. As gotas
- O Tratamento com descarga corona aumenta a absorção
permanecem na superfície até secagem completa da gota. de água em tecidos de algodão;
No tecido lavado e desengomado, ainda apresentam baixa
Com o tratamento com descarga corona pode-se
absorção de água. Com o tratamento corona, nota-se que economizar etapas no beneficiamento primário de tecidos de
as gotas de solução de corante se espalham pelo tecido, algodão, eliminando as operações de desengomagem, purga e
indicando maior absorção de água nesta região. O efeito alvejamento substituindo pela descarga corona, sendo
do tratamento corona é mais evidente na amostra exclusivamente físico sem utilização de agentes químicos,
desengomada, visto que existe maior uniformidade de consequentemente sem poluir os efluentes com utilização de
absorção da solução do corante.
64
68
tais agentes além do que economizar água, sendo, portanto
um processo mais economicamente viável.
aplicação no estudo das propriedades elétricas do polímero
Referências Bibliográficas
PVDF; Tese de Doutorado, IFQSC/SC/USP São Carlos;
1. BIRD, C.L e Boston, W.S. The Theory Of 1990.
Coloration Of Textile. Dyers Company Publications
Trust. Inglaterra, 1975. 538 P..
2. CEGARRA J., Aplicaciones Del Plasma n el
Acabado Têxtil. Revista de la Industria Têxtil, nº 358, 5168. (1988)
3. GIORDANO, J.B.: Apostila de beneficiamento
têxtil. Faculdade de Tecnologia de Americana. 2005.
4. MAGALHÃES, M. J. e PACHECO, Indução
plasmática da mercerização em materiais celulósicos.
Tese de Doutorado. Universidade do Minho. Portugal.
Julho de 2007.
5. PACHECO, N.M.R.A. C., Irradiação corona de
materiais de algodão e hidrofilização de produtos de
amaciamento. Centro de Ciência e Tecnologia Têxtil.
Universidade do Minho, Portugal, 2000.
6. SINÉZIO, J.C.C.; Novo Triodo Corona e sua
Associação Brasileira
de Químicos e Coloristas Têxteis
X
Comparação de formação de espumas dos
principais tensoativos não-iônicos para a purga têxtil
Autores:J. V. Barné e D. Daltin
[email protected]
Revisão Técnica: Humberto Sabino
Uma das etapas mais importantes do processamento
preço do petróleo. Já os álcoois laurílicos etoxilados têm o
têxtil é a limpeza das fibras vegetais de sua cera protetiva
custo mais favorável devido sua cadeia graxa possuir origem
natural. Sem a remoção eficiente da cera durante a
natural, sendo extraída do óleo de palma ou coco.
purga, os processos subseqüentes de alvejamento e
Desta forma, neste artigo avaliou-se a atuação de álcoois
tingimento têm sua eficiência reduzida. No processo de
laurílicos etoxilados e álcoois isotridecílicos etoxilados,
purga é realizada uma lavagem em banhos aquosos de
buscando-se resultados comparativos quanto à geração de
tensoativos a quente e a retirada de cera deve ser a mais
espuma, ou seja, que resulte no menor volume de espuma a
completa possível e no menor tempo. Para isto, o
fim de aumentar-se o rendimento e a produtividade de
tensoativo deve ser solúvel na temperatura de uso, agir
lavagem de fios e tecidos no processo.
rapidamente, retirar a cera de forma completa e produzir
quantidades de espuma controláveis.
PARTE EXPERIMENTAL
Tensoativos Utilizados
Introdução
Além da efetividade do tensoativo na retirada da
Para realização da comparação dos tensoativos, utilizouse os seguintes produtos:
camada de cera natural, é importante para a indústria
- Álcool graxo laurílico com sete mols de óxido de eteno (L
têxtil que o volume de espuma em soluções de
70);
tensoativos sob recirculação seja a mínima possível
- Álcool graxo isotridecílico com seis mols de óxido de eteno
permitindo assim o maior aproveitamento do volume útil
(IT 60);
dos equipamentos.
- Álcool graxo isotridecílico com oito mols de óxido de eteno
Atualmente os tensoativos mais utilizados para
(IT 80).
lavagens têxteis são nonilfenóis etoxilados e álcoois
isotridecílicos etoxilados.
50
68
Determinação da Solubilidade do Tensoativo
Os álcoois isotridecílicos, no Brasil são os tensoativos
Os tensoativos não-iônicos etoxilados apresentam a
mais aplicados no processo de purga, porém apresentam
propriedade de terem a solubilidade reduzida com o aumento
preço elevado por serem produzidos a partir de álcoois
da temperatura (propriedade chamada ponto de névoa). Em
sintéticos tendo seu custo dependente da variação do
processos a quente, um tensoativo de baixo ponto de névoa
pode apresentar-se quase totalmente insolúvel, resultando equipamento para 2,57 L/min, 3,32 L/min, 4,17 L/min e 4,50
em menor eficiência.
L/min aguardando-se a estabilização da espuma para registro
Para determinação do ponto de névoa uma alíquota da das respectivas alturas.
amostra (1%) é solubilizada em água sob agitação e
Posteriormente repetem-se as mesmas etapas,
aquecida e/ou resfriada até ocorrer o ponto de névoa modificando somente a temperatura do equipamento que
(ponto de turvação).
varia de 30ºC a 90ºC.
Definiu-se a concentração dos tensoativos de forma a
Determinação do Volume de Espuma
obter-se a maior altura possível (30 cm) de espuma no
Para obtenção do volume de espuma utilizamos o aparelho para determinação de espuma Mathis ESP, sem que
aparelho para determinação de espuma Mathis ESP o produto transborde, adotando-se assim a concentração de
(Figura 1).
Figura 1 Equipamento de Espuma Mathis ESP
6,25 X 10-4 % p/p para o L 70 e a concentração de 1,25 X 103 % p/p tanto para o IT 60 quanto para o IT 80.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Resultados do Ponto de Névoa
Os resultados obtidos no ensaio de determinação do ponto
de névoa estão listados na tabela 1.
Tabela 1: Ponto de Névoa para tensoativos
utilizados em água 1% p/p.
Álcool graxo laurílico com sete mols de óxido de eteno (L 70);
Álcool graxo isotridecílico com seis mols de óxido de eteno (IT 60);
Álcool graxo isotridecílico com oito mols de óxido de eteno (IT 80).
O álcool laurílico com 7 mols de EO demonstrou o maior
ponto de névoa, enquanto os álcoois isotridecílicos revelaram
os menores valores.
Ao compararmos somente os álcoois isotridecílicos,
A solução é recirculada no equipamento até formação constatamos que o álcool com 8 mols de óxido de eteno
de uma espuma constante, avaliando-se o comportamento apresenta ponto de névoa superior ao álcool com 6 mols de
da mesma, mediante vazões e temperaturas distintas.
óxido de eteno.
Inicia-se o ensaio a temperatura de 30ºC e vazão de
1,91 L/min.
Quando o volume de espuma formada apresenta-se
estável, anota-se a altura da espuma em centímetros.
Resultados do volume de espuma
Todos os valores obtidos no ensaio de determinação do
volume de espuma em soluções de tensoativos sob
Na seqüência, segue-se a elevação da vazão do recirculação estão dispostos nos gráficos 1,2 e 3.
52
68
Gráfico 1. Altura de espuma do álcool laurílico com sete mols
de óxido de eteno a concentração:
6,25x10-4 % p/p com variação da temperatura
e vazão de recirculação.
Gráfico 3. Altura de espuma do álcool isotridecílico
com oito-3mols de óxido de eteno a concentração
1,25x10 % p/p com variação da temperatura
e vazão de recirculação.
45
45
40
40
35
35
Altura de Espuma (cm)
30
25
20
15
30
25
20
15
10
10
5
5
0
0
30
40
50
60
70
80
90
30
40
50
60
70
80
90
Temperatura (°C)
Temperatura (°C)
1,91L/min
2,57 L/min
3,32L/ min
4,17L/ min
4,50L/ min
M ediaent reas M édias
1,91L/min
2,57 L/min
3,32 L/m in
4,17 L/m in
4,50 L/m in
M edia entre as Médias
No geral, observa-se que tanto no gráfico 2 quanto no
Pode-se verificar que o aumento da temperatura de 50 gráfico 3, a elevação da temperatura diminui a altura da
para 90ºC reduz a altura da espuma. O tensoativo quando espuma. À vazão de 1,91 L/min, o tensoativo atinge o menor
submetido à vazão de 1,91 L/min atinge a menor valor de valor de altura da espuma e mediante vazão máxima do
altura da espuma e sob a vazão de 4,5 L / min alcança a equipamento, correspondente a 4,5 L / min alcança a maior
maior valor para a altura da espuma.
valor para a altura da espuma.
Gráfico 2. Altura de espuma do álcool isotridecílico
com seis mols de
óxido de eteno a concentração
1,25x10-3 % p/p com variação da
temperatura e vazão de recirculação.
45
apresentou maiores valores para a espuma foi o álcool
laurílico com 7 mols de EO, no qual houve necessidade de
reduzir-se até mesmo sua concentração para a realização do
40
ensaio, já que sob a concentração de 1,25 x 10-3 % p/p
35
Comparando-se todos os resultados, o produto que
30
(concentração adotada para os álcoois isotridecílicos) a
25
espuma extrapolou o volume do equipamento.
Os álcoois isotridecílicos com 8 mols de EO e 6 mols de
20
15
EO revelaram características muito semelhantes em relação a
10
geração de espuma, entretanto os resultados apresentaram-se
5
pouco inferiores para o álcool graxo de menor grau de
0
30
40
50
60
70
80
90
Temperatura (°C)
1,91L/min
2,57 L/min
3,32 L/min
4,17 L/m in
4,50 L/min
M edia entre as Médias
53
etoxilação.
observa-se uma ligeira queda da espuma, coincidindo-se
novamente com o ponto de névoa, neste caso de 48ºC, no qual
CONCLUSÃO
o tensoativo não iônico inicia o processo de insolubilidade
A elevação no grau de etoxilação de um tensoativo (Gráfico 3).
aumenta sua parte polar elevando proporcionalmente
Ao comparamos as cadeias carbônicas dos álcoois graxos
interações dipolo-dipolo das moléculas do tensoativo com avaliados, identificamos que a cadeia laurílica possui
a água, conseqüentemente exigindo-se uma temperatura capacidade maior de estabilização da espuma em relação à
maior para ruptura efetiva destas forças intermoleculares cadeia isotridecílica. Uma hipótese para explicar este
o que leva a um ponto de névoa mais alto.
comportamento pode ser devido à cadeia isotridecílica
Como o ponto de névoa determina a temperatura onde possuir uma estrutura que propicia um impedimento estérico
se inicia a insolubilidade de parte das moléculas de um que pode levar a redução da densidade de moléculas na
tensoativo não-iônico, pode-se classificar os mesmos na superfície água-ar, facilitando o escorrimento da água na
seguinte ordem decrescente de solubilidade:
superfície da bolha. Já a estrutura laurílica, por ser linear não
1º) Álcool laurílico 7 mols de EO: alta solubilidade promoverá tal impedimento estérico, o que levaria a uma
com ponto de névoa, 52ºC.
densidade de ocupação da superfície maior, favorecendo
2º) Álcool isotridecílico com 8 mols de EO: média assim a formação e estabilidade da espuma.
solubilidade com ponto de névoa, 47ºC.
Avaliando-se somente os álcoois isotridecílicos com 6
3º) Álcool isotridecílico com 6 mols de EO: baixa mols de EO e 8 mols de EO, os resultados demonstram nesta
solubilidade, não podendo-se determinar o valor pelo faixa de solubilidade a teoria de quanto maior o poder
método utilizado, pois seu ponto de névoa está abaixo da hidrofílico do tensoativo melhor a estabilização da espuma,
temperatura ambiente.
pois o álcool isotridecílico com 8 mols de EO possui 2 mols
Ao correlacionarmos a solubilidade dos tensoativos de óxido de eteno a mais para cada molécula de álcool,
não-iônicos com os resultados de espuma, identificamos elevando seu poder hidrofílico, propiciando a uma espuma
que o álcool laurílico com 7 mols de EO, no geral, maior.
demonstra uma tendência de elevação de espuma entre as
De acordo com os resultados, para os tensoativos não-
temperaturas de 30 a 50 ºC, e a partir desta temperatura, iônicos testados, o aumento da vazão no equipamento,
aproximadamente 53ºC (ponto de névoa) a espuma propicia a elevação da altura de espuma, devido à geração de
apresenta uma queda, devido a insolubilidade de parte do um número maior de bolhas em solução. Já a elevação da
tensoativo (Gráfico 1). O álcool isotridecílico com 6 mols temperatura acima do ponto de névoa do tensoativo favorece
de EO, no geral, revelou uma tendência somente de queda, a ruptura da espuma tendo-se em vista que se aumenta a
o que pode ser explicado, pois seu ponto de névoa é insolubilidade do produto.
inferior a 25ºC, ou seja, na temperatura inicial do ensaio de
Assim sendo, conclui-se que podemos classificar os
espuma (30ºC), ele apresenta-se já parcialmente insolúvel tensoativos quanto à geração de espuma na seguinte ordem
(Gráfico 2). No álcool isotridecílico com 8 mols de EO há decrescente:
54
68
uma tendência de elevação da espuma entre as
1º) Álcool graxo laurílico 7 mols de EO: espuma alta.
temperaturas de 30 e 45ºC e desta temperatura em diante
2º) Álcool graxo isotridecílico com 8 mols de EO: espuma
média.
DALTIN, Décio. Processamento Químico Têxtil.
3º) Álcool graxo isotridecílico com 6 mols de EO: Oxiteno.
espuma baixa.
MOSCONI, Patrícia. Método Analítico Oxiteno 1088 Determinação do volume de espuma em soluções de
Agradecimentos
tensoativos sob recirculação. Oxiteno, 2007.
Agradeço ao Centro Universitário Fundação Santo
André e a Oxiteno S/A Indústria e Comércio pelo apoio na
realização deste trabalho.
REFERÊNCIAS
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Aproveite e mantenha-se
informado.
BARNÉ, Jaqueline Venancio. Influência das Cadeias
Laurílica e Isotridecílica em Tensoativos no
Processamento Têxtil. Fundação Santo André, 2008.
CERQUEIRA Alberto. Método Analítico Oxiteno 778
Determinação Ponto de Névoa. Oxiteno, 2005.
DALTIN, Décio. Introdução aos Tensoativos.
Oxiteno, 2006.
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X
Influência do tempo e da temperatura na
dipagem de telas de poliéster para pneus
Autores:Marina Assumpção Calazans
Fernando Barros de Vasconcelos (professor orientador)
Centro Universitário da FEI
Revisão Técnica: Rafael Rodrigue Ramos
Resumo
Um pneu deve ter varias funções sendo, as mais
importantes: estabilidade dimensional, baixa resistência
com soluções provindas do látex para que haja melhor adesão
do material têxtil com o pneu. Esse tratamento é a dipagem
(dipping).
à rodagem, boas propriedades de dirigibilidade, baixo
O "dipping" ou dipagem é o processo a que é submetido o
peso e boa durabilidade. Essas propriedades dependem
tecido estrutural (tela) onde, através da impregnação de uma
dos materiais particulares que formam a estrutura do
solução à base de látex, consegue-se sua adesão à borracha.
pneu, notadamente a borracha e a base de reforço. A
adesão entre esses materiais tem um papel fundamental
nas propriedades finais do pneu. Nesse estudo buscou-se
explorar as variações de tempo e temperatura no
No geral, a dipagem consiste em embebedar o tecido em
uma solução aquosa compondo resinas e látex.
O tecido, após o embebedamento na solução, a um
tratamento térmico, com o seguinte propósito:
processo de dipagem de telas de Poliéster visando
a)
Eliminar a água da solução e da fibra.
analisar sua influência na adesão com a borracha.
b)
Promover a reação entre os componentes da solução,
Através do planejamento de experimentos mostrou-se
de forma a aumentar sua reatividade com a borracha,
que a força de adesão aumenta com o tempo e a
aumentando assim a adesão.
temperatura até um limite a partir do qual começa a cair.
Também foi possível delimitar faixas mais indicadas de
trabalho para os dois fatores visando otimizar a força
de adesão.
A figura a seguir mostra as varias fases envolvidas no
processo:
Figura 1. Diagrama para processamento de pneus
Palavras-chave: Pneu. Adesão. Dipagem. Poliéster
1. Introdução
Diversas características dos pneus estão relacionadas
com as carcteristicas das fibra utilizadas na tela de
reforço. A adesão do material têxtil com a borracha tem
influencia direta na integridade do pneu, performance a
longo prazo e transferência de esforço.
Devido ao fato dos materiais têxteis não terem adesão
com a borracha do pneu, deve ser feito um tratamento
34
68
Fonte: Wiley, 2006
O processo também tem como finalidade fazer o amostra de tecido dipado. Marca: RUCKS Maschinenbau
tratamento térmico da fibra, e para alcançar esses dois GmbH. Modelo: KV 258
propósitos, deve ser baseado nas seguintes variáveis:
d) Dinamômetro: Aparelho para medição da força de
a)
Tempo (de exposição nos fornos)
adesão do material têxtil com a borracha. Marca: Instron®.
b)
Temperatura dos fornos
Modelo: Series 5840.
c)
Tensão aplicada na fibra.
O tempo e a temperatura de exposição estão 2.3. Metodologia
relacionados entre si para alcançar o grau de reticulação
Primeiramente, foi estudada uma faixa de variação
possível de tempo e temperatura para o ensaio de modo a
da solução.
Esse trabalho visa identificar o tipo de influência das definir os níveis (min e max) dos dois fatores (tempo e
variáveis tempo e temperatura no processo de dipagem temperatura).
em tela de Poliéster e determinar faixas de trabalho para
obter um resultado ótimo de adesão da borracha.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Material
O material têxtil utilizado no trabalho foi uma tela com
urdume de Poliéster e trama de Algodão, conforme
Foi aplicado inicialmente um planejamento fatorial 2²
com pontos centrais e os ensaios definidos segundo esse
especificações a seguir:
planejamento com a ajuda do software Minitab. Pontos
Título do urdume: 1670x2 dtex
Densidade:
1378 fios/dm
Trama:
Ne 30/1 100% CO
Largura:
1,45m
Gramatura cru:
512g/m2
Gramatura dipado:
528g/m2
TPM (urdume):
320
adicionais para um planejamento central composto podem
ser testados caso seja detectada curvatura na relação entre as
variáveis. Durante os ensaios a tensão foi mantida constante
em 5% de alongamento.
Cada amostra de tecido dipado foi prensada com a
borracha pré amolecida a alta temperatura na estufa. A seguir
foi testada a força de adesão que consiste na força necessária
para arrancar o substrato de borracha do tecido no
2.2 Equipamentos
No desenvolvimento do trabalho foram utilizados os dinamômetro, segundo a norma ASTM D4776-04 H
“Adhesion of Tire Cords and Other Reinforcing Cords to
seguintes equipamentos:
a) Máquina de dipagem: Máquina de tratamento de Rubber Compounds by H-Test Procedure”.
tecidos pneumáticos. Marca: Swatik. Modelo: PLC/AC
b) Estufa: Estufa para secagem/amolecimento da 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
borracha a ser prensada no material
Callmex. Modelo: Q317M-73
têxtil. Marca:
Com a primeira série de ensaios para o planejamento
fatorial com pontos centrais chegou-se aos seguintes
c) Prensa: Aparelho que prensa a borracha moldada na resultados (ordenados):
36
68
da temperatura, do tempo ao quadrado e da interação entre
tempo e temperatura.
A superfície de resposta mostra como é a relação da
força de adesão com o tempo e a temperatura no processo de
dipagem. Verifica-se que, inicialmente, tanto um aumento da
temperatura quanto do tempo faz aumentar a força de adesão.
Porém, a partir de um limite incrementos nos fatores
A análise dos dados no Minitab forneceu um valor estudados (principalmente do tempo) provocam uma
p de 0,001 para a influência do ponto central (análise da diminuição da mesma que pode ser drástica quando os dois
curvatura), o que indica que a relação entre as variáveis fatores estão em seus valores máximos.
estudadas não é linear. Assim foram acrescentados quatro
ensaios nos pontos axiais conforme o planejamento
central composto a seguir:
Podemos notar também uma nítida interação entre tempo
e temperatura: quando o tempo é pequeno qualquer aumento
de temperatura provoca um aumento na adesão. Porém se o
tempo é muito grande o mesmo aumento de temperatura
Nova análise no Minitab forneceu os resultados provoca uma diminuição na adesão e em proporções maiores.
abaixo:
O gráfico de interações abaixo ilustra melhor essa análise:
Como resultado podemos verificar que, com 95% de
confiança (valores p < 005), a adesão é função do tempo,
37
O gráfico de contorno a seguir mostra os vários níveis
Como os grupos da solução que reagem com a borracha e o
de adesão possíveis de serem obtidos com diversas
poliéster são os mesmos, não sobram grupos reacionais para
combinações de tempo e temperatura. Os melhores
a borracha e a solução reage completamente com o poliéster,
valores (>180 N) são obtidos com tempos intermediários
fazendo com que a adesão entre o RFL e a borracha diminua.
e menores temperaturas.
Esse conhecimento adquirido acerca do processo permite
evitar que se trabalhe com tempos e temperaturas acima do
necessário para dada adesão, trazendo uma otimização
conjunta de resultado e custo.
No entanto se, por exemplo, uma força de adesão
acima de 175 N é suficiente, é possível estabelecer uma
faixa de trabalho relativamente ampla.
4. CONCLUSÃO
Percebe-se que até certo ponto, aumentando-se o
tempo e a temperatura de dipagem, a adesão aumenta,
mas a partir de certo tempo, o aumento da temperatura em
um dado tempo ou aumento do tempo a uma dada
temperatura, a adesão final diminui, devido ao fato de
maior tempo e temperatura aumentarem a velocidade da
reação dos grupos reativos da solução com o poliéster.
38
68
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Desafios na Medição e Caracterização do Goniocromatismo
Autores:Esther Perales, Elísabet Chorro, Víctor Navarro e
Francisco Miguel Martínez-Verdú
Grupo Cor e Visão
Departamento de Óptica
Universidade de Alicante, Espanha
Tradução e revisão técnica: Kelson dos Santos Araújo
Universidade do Minho, Portugal
Resumo
superfície externa, são semelhantes aos espelhos. Não
O goniocromatismo, efeito que consiste na alteração
obstante, já que são espelhos imperfeitos, apresentam
da cor visualizada em função da variação do ângulo de
reflexões ligeiramente afastadas do ângulo especular. Estes
iluminação e/ou de observação, ocorre quando o
espelhos tampouco estão alinhados perfeitamente, pelo que o
material avaliado contém pigmentos de efeitos especiais
ângulo de iluminação relativo ao pigmento não é sempre o
[1, 2], tais como partículas laminadas de alumínio ou
mesmo. Como resultado, os materiais que contêm pigmentos
pigmentos multicamadas (de interferência). Nos últimos
de partículas metálicas refletem uma quantidade destacada
100 anos vimos o apogeu comercial alcançado pela
de luz incidente nas direções dos ângulos aespeculares
química de corantes e pigmentos. Deste modo, o interesse
próximos, conforme sua aparência visual final nas
pelos pigmentos com efeitos especiais não pára de
qualidades de brilhantes (glossy), semibrilhantes (semi-
crescer já por muitos anos e em setores tão diversos como
glossy), ou inclusivamente retroreflectivas (Figura 1).
plásticos, cosméticos, cerâmicas, tintas gráficas, papel e
embalagens, tintas e revestimentos etc.. No entanto,
ainda falta muito para compreendermos plenamente a
caracterização óptica e visual (colorimétrica) destes
Figura 1. Superior: esquema das reflexões especular e
aespecular de um revestimento composto
por partículas metalizadas (Al) e pigmentos convencionais.
Inferior: perfis polares de reflectância para
3 tipos de brilho.
materiais, bem como o controle exato da formulação
destes pigmentos especiais para predizer seus efeitos
ópticos e visuais. Este artigo apresenta uma revisão do
estado da arte (situação atual do desenvolvimento
tecnológico na área) com enfoque nas problemáticas da
medição e da caracterização do goniocromatismo.
1. Introdução
Os pigmentos de partículas metálicas, com formatos
laminados e dispostos de modo controlado em paralelo à
39
Conforme vamos afastando o ângulo de observação do de iluminação [3].
ângulo especular, a luminosidade ou claridade da amostra
O principal motivo para que esta classe de pigmentos de
pode mudar significativamente. Quando avaliamos efeitos ópticos receba também a denominação de pigmentos
amostras coloridas que contêm partículas metálicas e de interferência, ou iridescentes, deve-se aos fatores descritos
pigmentos convencionais, a característica mais a seguir. Levando-se em conta a estrutura em camadas que os
importante é conhecida como flop (iridescência), definida pigmentos desta classe apresentam, é possível aplicar a teoria
como a alteração em termos de luminosidade (claridade) da interferência óptica em camadas múltiplas com índices de
quando a amostra é observada desde os ângulos refração e espessuras diferentes [4, 6]. A diferença de
aespeculares próximos até os ângulos aespeculares percurso óptico para um par de raios incidentes sobre a
distantes. O maior brilho é visto nos ângulos aespeculares superfície da partícula é a chave para a geração de ondas
próximos. Uma equação para o índice de flop foi sobrepostas construtivas e destrutivas, favorecendo ou
desenvolvida com base nas medições realizadas para os minimizando seletivamente diferentes formas de reflectância
ângulos recomendados pela empresa DuPont e espectral, ou seja, as cores para o observador humano. Assim,
elaborados em termos da luminosidade CIE, L15*, L45* e considerando-se o índice de refração n para a camada de
L110 *, calculadas a partir das medições da luminosidade rutílio, d a espessura da mesma e a o ângulo de incidência
CIE nos três ângulos: 15º, 45º e 110º, respectivamente.
sobre a superfície em contato com o ar, a diferença
de d fase obtida é:
1,11
Flop =
=
2,69·(L *15º - L *110º )
(L *45º )0,86
2,69·(L *45º /120º - L *45º /25º )1,11
(L *45º /90º )0,86
l
d =2d n 2 - sen 2a +
2
No caso do comprimento de onda com máxima
reflectância, temos Y:
Os pigmentos perolizados ou de interferência
caracterizam-se por serem formados por finas lâminas de
mica recobertas por dióxido de titânio, embora existam
l
4d
n 2 - sen 2a ,
2m +1
com m =0,1, 2, 3, K
máx
=
muitas outras formas de construção a partir deste esquema
estrutural básico [1, 2]. Quando a luz branca incide sobre
Consequentemente, ao passo que os pigmentos de
o pigmento, parte dela é refletida e a outra transmitida partículas metálicas estão limitados a alterações na
através da camada de dióxido até se encontrar com a luminosidade percebida, os pigmentos de interferência criam
lâmina de mica, onde volta a ser refletida. Tal componente a sensação de “mudança de cor” (de tonalidade) de um objeto
refletido emerge do pigmento paralelamente ao primeiro quando os ângulos de observação e de iluminação mudam.
raio refletido e em fase com este. Como consequência, a
onda resultante será mais intensa e, além disso, a 2. Aparência Visual de Materiais Goniocromáticos
Geralmente, é possível caracterizar a aparência visual de
tonalidade do pigmento sofrerá alterações. Tais alterações
dependerão da espessura da camada do óxido metálico, da materiais em qualquer situação que se apresente. Porém, as
orientação das lâminas, do índice de refração e do ângulo aplicações industriais da cor são tão amplas e variadas que,
40
68
em algumas situações, é necessário definir conceitos
específicos e fórmulas relacionadas para caracterizar
Figura 2. Descrição dos ângulos aespeculares próximos,
de face (ao redor da normal)e de flop (distantes)
partindo de uma incidência luminosa a 45º
diferentes problemas (solidez da cor, brancura, brilho,
opacidade, grau de metamerismo etc.). No entanto, em
especial, a caracterização óptica e visual de materiais
goniocromáticos não é nada simples, mas muito pelo
contrário, já que, como mencionado anteriormente,
depende dos ângulos de iluminação e de observação.
Quando observamos materiais goniocromáticos
visualmente, podemos ver três cores dominantes que se
Estes materiais refletem a luz seletivamente somente nas
denominam: aespecular próxima, de face e flop cercanias dos ângulos aespeculares, com um máximo de 30º.
(iridescente) [7]. É possível observar a cor aespecular À medida que o ângulo de observação se aproxima dos
próxima quando vemos uma amostra com um ângulo ângulos aespeculares mediano e distante, a cor da amostra se
muito próximo ao especular. A cor aespecular próxima aproxima da cor do substrato e, então, a cor resultante passa a
depende mais dos flocos (escamas) metálicos ou dos seguir as leis da mistura subtrativa (por absorção) de corantes
pigmentos de interferência, mas sempre sofrerá uma e pigmentos. Além disso, a cor percebida da reflexão do
pequena influência da cor convencional. Quando nos componente aespecular próximo mudará dependendo do
aproximamos do ângulo especular entram em destaque as ângulo de iluminação. Então, na zona de transição da Figura
propriedades do revestimento da superfície e o brilho de 3, ocorre uma combinação de misturas de cores com base nos
definição de imagem que exercem influência sobre a cor princípios aditivos (interferência) e subtrativos (absorção) de
especular próxima. A cor de face é observada quando pigmentos. Consequentemente, para avaliar os pigmentos de
visualizamos a amostra em um ângulo convencional interferência deveremos incluir vários ângulos de
difuso ao longo da normal e para um ângulo de iluminação iluminação.
de 45º e é influenciada em sua maioria pela cor
convencional. A cor flop (iridescente) é observada quando
Figura 3.Esquema da interação das misturas aditiva
(interferência) e subtrativa (absorção)nos pigmentos perolizados.
olhamos para uma amostra na direção oposta à do ângulo
especular e é influenciada pelos pigmentos convencionais
(que causam reflexões difusas) e pelos flocos (escamas)
metálicos ou pigmentos de interferência que também
Adicionalmente, a caracterização fica ainda mais
contribuem para a reflexão difusa. À medida que complicada quando são misturados no material/substrato
aumentamos o ângulo flop relativo ao ângulo especular, a tanto pigmentos convencionais (sólidos) como pigmentos de
dispersão devida aos flocos metálicos ou aos pigmentos de efeitos metálicos ou perolizados. Deste modo, por exemplo,
interferência adquire uma influência maior sobre a cor combinando o mesmo tipo de pigmento sólido em vários
flop.
tipos de pigmentos de interferência (Figura 4, esquerda), as
cores resultantes são caracterizadas claramente pela forma
42
68
"T" correspondentes às curvas aespeculares e de
interferência, as quais iremos definir mais adiante. Por
outro lado, combinando um pigmento de interferência
com um pigmento metálico (Al) e um pigmento sólido em
proporções diferentes, os resultados cromáticos são ainda
mais variáveis aparentemente seguindo, contudo, alguma
regra indeterminada (Figura 4, direita). De todo modo,
qualquer que seja a combinação entre pigmentos sólidos,
metálicos e/ou perolizados, o usuário/cliente deseja obter
uma reprodução da receita/cor de tal modo que a 3. Problemática na Medição de Amostras Gonioaparência cromática seja igual à da cor de referência cromáticas
(padrão) sob qualquer geometria de medição/visua-
Perante a complexidade, brevemente descrita
lização, sem necessidade de saber de início qual é o anteriormente, do comportamento óptico-visual dos
substrato físico, os pigmentos e suas proporções pigmentos metálicos e perolizados, é óbvio que não nos é
utilizados na cor de referência (por exemplo, igualar a suficiente utilizar as técnicas da espectrofotometria
aparência de uma cor perolizada entre materiais bidirecional ou de esfera integradora. Diante disso, já há
quimicamente diferentes). Isto implica que o surgimento várias décadas que instituições de normalização, como a DIN,
de metamerismo devido à variação da geometria de alemã, e a ASTM, norte-americana, têm estabelecido várias
visualização deve ser o mínimo possível (Figura 5). diretrizes neste campo da aparência da cor de materiais
Nestes casos, trata-se de uma matização multicor que não especiais [9]. Deste modo, primeiramente, são descritos os
pode basear-se exclusivamente na matização da cor ângulos aespeculares cis e trans, tidos como representando os
(cálculo da receita) para uma única geometria de medição, desvios angulares relativos à direção especular no sentido
mas sim para várias simultaneamente. Estamos falando, horário (trans) e anti-horário (cis), conforme ilustrado na
então, de matizações multimetaméricas [8] ou, na melhor Figura 6.
das hipóteses, de matizações multiespectrais, ambas
representando o desafio atual da Ciência e Tecnologia da
Cor neste campo teórico/aplicado.
Figura 4.Misturas de pigmentos deinterferência e sólidos.
Superior: resultados de vários pigmentos Xirallic com o
mesmo pigmento sólido.
Inferior: resultados do pigmento Violeta Fantasy
com pigmento de Al e outro pigmento sólido em
proporções diferentes.
44
68
Figura 5. Exemplo no diagrama de cromaticidade CIE-a*b*
da matização multimetamérica de uma amostra
goniocromática. A curva aespecular parece estar melhor
reproduzida que a curva de interferência.
Figura 6. Direções angulares para medição do
goniocromatismo. Ângulo de incidência/iluminação a 45º
(em vermelho), ângulo especular
a 135º (em verde) e ângulos aespeculares (em azul):
tipo cis (+15 e +25º relativos ao ângulo especular), tipo trans
(-15º relativo ao ângulo especular).
modo, mudando o ângulo de iluminação é possível obter
diversas curvas aespeculares da mesma amostra, todas
válidas, fornecendo novas informações sobre o comportamento cromático completo do material. Porém, ainda que
os valores absolutos dos ângulos aespeculares envolvidos
possam ser iguais, os ângulos respectivos de iluminação e
observação indicam-nos que pode não haver nenhuma relação
angular entre eles. Ou seja, que as geometrias não podem ser
invertidas. Por exemplo, se o ângulo de iluminação é de 45º e o
ângulo de observação é de 110º, o ângulo aespecular será de
25º. Embora um ângulo de iluminação de 110º e um ângulo de
observação de 45º produzam o mesmo ângulo aespecular, a
A partir dos ângulos aespeculares são definidas observação seria do tipo “trans”, com a qual nenhuma
também a curva de interferência e a curva aespecular na comparação entre as medições daria resultados visuais
representação dos resultados colorimétricos da aparência idênticos. Deste modo, entre ângulos aespeculares dos tipos
visual de uma amostra goniocromática em um espaço de "cis (+)" e "trans (-)", cria-se um deslocamento (trans cis) em
cor. A primeira curva corresponde a um conjunto de nível espectral no sentido dos comprimentos de onda maiores
dados colorimétricos associados a pares de ângulos de (Figura 7). Em nível colorimétrico, isto levará a avaliações
iluminação/observação com o ângulo aespecular colorimétricas não simétricas, mesmo se girarmos a amostra
constante. A segunda corresponde a um conjunto de em 180º com relação à normal colocada na abertura de um
dados colorimétricos associados a pares de ângulos de Espectrofotômetro multiângulos [10, 11]. A razão principal
iluminação/observação com o mesmo ângulo de desta não reversibilidade cromática, ou anisotropia cromática,
incidência (iluminação). Na Tabela 1, vemos as 5 deve-se ao fato de que, em numerosos casos, a camada de
geometrias de medição, segundo a norma ASTM, e as 4 óxido metálico sobre o substrato não é plana, mas sim
geometrias de acordo com a norma DIN (europeia). De apresenta espessura variável, pelo que não é a mesma coisa
qualquer maneira, como é óbvio, é possível definir iluminar e ver por um lado/plano e pelo outro, nem em termos
muitas geometrias adicionais, mas o desafio está em ópticos nem visualmente.
Levando-se em conta a relevância comercial que os
implementá-las na prática dentro de um espectrofotômetro multiângulos.
pigmentos metálicos e perolizados têm já há décadas, os
Com respeito às geometrias de medição do espectrofotômetros multiângulos existem há menos de 15
goniocromatismo que produzem melhores resultados, já anos e sempre com projetos de construção optomecânicos
se constatou que o ideal é usar mais de 5 geometrias e, se adaptados às geometrias de medição recomendadas pelas
possível, que algumas delas estejam associadas de tal normas ASTM e DIN. Evidentemente, devemos atribuir a
forma que compartilhem o mesmo ângulo aespecular, ou causa desta dependência instrumental com recomendações de
seja, que façam parte da chamada "curva de normalização à grande importância do controle de qualidade
interferência", em vez da "curva aespecular". Deste visual na indústria automobilística, uma das forças motrizes
45
da indústria dos nossos tempos. Desta forma, na década para muitos setores industriais (altamente recomendado para
de 1990, quando começou-se a normalizar a avaliação do o setor automotivo), é o modelo MA-68II da empresa X-Rite.
goniocromatismo, todos os grandes fabricantes de Este instrumento incorpora as 5 geometrias de medição
instrumentos de medição da cor (Datacolor, Konica recomendadas pelas normas ASTM 2194 e DIN 6175-2.
Minolta, GretagMacbeth, X-Rite, Byk-Gardner,
Como já indicado anteriormente, talvez as 5 geometrias de
Hunterlab etc.) lançaram no mercado espectrofotômetros medição ASTM e DIN sejam suficientes para a caracterização
multiângulos de bancada e portáteis (Figura 8) para de cores metálicas, mas não para cores perolizadas nem,
tentarem obter uma fatia significativa do novo mercado inclusive, no caso de outras cores com outros efeitos ópticos
de aplicações do goniocromatismo. Entre os (resplande-cência/glitter, cintilação/sparkle etc.). Com uma
instrumentos deste leque inicial, o espectrofotômetro iniciativa científico-tecnológica por parte da empresa
multiângulos por excelência, quer dizer, o mais utilizado Datacolor, esta implementou as sugestões técnicas de vários
Figura 7.Resultados que demonstram a não reversibilidade cromática em uma amostra goniocromática (Colorstream T20-02 Arctic
Fire Exterior (T20-02) PSD 5-40 mm Rutílio)medida com um espectrofotômetro multiângulos Datacolor FX10 girando-a ao redor
da normal sobre a abertura do instrumento de 0º a 360º com intervalos de 15º.
46
68
especialistas internacionais em avaliação do gonio- medir a função de distribuição da reflectância bidirecional
cromatismo para lançar no ano de 2005 um novo modelo espectral (ou sBDRF - spectral bidirectional reflectance
de espectrofotômetro multiângulos (FX10). Neste distribution function) de qualquer tipo de material. Assim, já
instrumento, do conjunto de 10 ângulos de observação e há cerca de uma década que encontramos trabalhos
iluminação, seis deles são especificamente concebidos científicos sobre a gonioespectrofotometria integral [12],
para a medição de pigmentos de interferência, enquanto alguns baseados em projetos optomecânicos mais flexíveis
que cinco podem ser usados para a medição de amostras que o do modelo FX10, como os GK311M da Zeiss e os
de partículas metálicas padrões de acordo com as normas GCMS-3B da Avian, além de outros adaptados a partir de
DIN 6175 e ASTM E2194. Os ângulos de iluminação e goniofotômetros [13] para medição do brilho, outros que já
recepção podem cada um variar da esquerda 0º para a usam telespectroradiômetros [14] ou câmeras multiesdireita 180º.
pectrais [15]. Esta classe de novos protótipos em
A empresa X-Rite, em resposta à inovação científico- gonioespectrometria integral vem sendo aplicada em enorme
tecnológica do modelo FX10 da Datacolor, no outono variedade de campos, desde a caracterização da aparência de
passado lançou no mercado o novo espectrofotômetro obras de arte até a otimização da aparência visual de qualquer
multiângulos X-Rite MA98 com algumas novidades, material óptico em realidade virtual para ambientes
como a incorporação de um segundo ângulo de arquitetônicos, videojogos e cinema 3D, moda virtual etc..
iluminação, o ângulo aespecular "trans" (-15º) e vários
ângulos de observação fora do plano convencional de
Figura 9.
Espectrofotômetro multiângulos
FX10 (esquerda) e X-Rite MA98 (direita)
iluminação/observação, com o que permite fazer uma
avaliação preliminar em nível tridimensional.
Figura 8.Exemplos de espectrofotômetros multiângulos
existentes no mercado durante a última década.
De cima para baixo e da esquerda para a direita:
BykMac, X-Rite MA68II,
Konica Minolta CM-512m3, Optronik CarFlash,
GretabMacbeth ColorEye640 e GretagMacbeth ColorEye-6.
Historicamente, a primeira comparação entre espectrofotômetros na Europa foi feita em 1993. Tal comparação
interinstrumental serviu para determinar o estado da arte
(situação atual do desenvolvimento tecnológico na área) das
medições de reflectância espectral e especificação da cor de
materiais por meio da espectrofotometria. Participaram
quatro laboratórios metrológicos provenientes de diferentes
países da União Europeia. Em cada laboratório, foram
O aparecimento no mercado do espectrofotômetro X- calibrados os mesmos conjuntos de padrões cerâmicos
Rite MA98 pressupõe um passo voltado mais no sentido coloridos. A comparação interinstrumental envolveu a
da implementação na prática de espectrofotômetros geometria 0/45 e os componentes especulares incluído e
multiângulos tridimensionais, quer dizer, capazes de excluído. O resultado foi que, aproximadamente, metade das
47
medições feitas pelos laboratórios nacionais não estava sintetiza seu comportamento óptico (espectral) em todas as
de acordo com o limite de perceptibilidade cromática
direções possíveis de visualização. Assim, diante de uma
(0,5 D Eab). Portanto, estes espectrofotômetros eram aplicação industrial qualquer (tintas e revestimentos para o
inadequados para aplicações industriais. A segunda setor automotivo, realidade virtual etc.) em que seja
comparação interinstrumental em termos europeus come- importante o conhecimento integral do comportamento
çou em 1997 [16]. O objetivo principal neste projeto foi o óptico e visual desta classe de materiais, é imprescindível
de harmonizar as medições de cor entre 8 laboratórios dispor de um instrumento com as características descritas
nacionais (entre eles, o Laboratório de Metrologia Óptica anteriormente para realizar tarefas tais como o desendo CSIC, em Madri) para obter uma concordância de
volvimento de bases de dados multiespectrais, sistemas de
0,5DEab para 95% de cores não fluorescentes e que gerou a formulação de cores metálicas e perolizadas etc..
publicação de um guia de boas práticas para medições de
cores opacas e translúcidas. Isto foi alcançado pelo
desenvolvimento de um sistema de determinação e correção de erros sistemáticos e aleatórios. O segundo
objetivo foi o de ampliar a capacidade de medição de
forma a abranger cores fluorescentes usando o método
de monocromador duplo em 3 países europeus, além de
levar a cabo uma intercomparação de materiais fluorescentes para cumprir com os requisitos metrológicos.
De qualquer maneira, daí em diante aparecem na
literatura trabalhos sobre comparações entre espectrofotômetros [17-20], mas nenhum ainda com amplitude e
abrangência significativas sobre os espectrofotômetros
multiângulos
para
a caracterização do goniocro-
matismo.
4. CONCLUSÕES
Um espectrofotômetro multiângulos com capacidade
de proporcionar geometrias de medição associadas a
curvas aespeculares e de interferência é necessário para a
caracterização do goniocromatismo. Somente com este
tipo de instrumento, ou em sua versão tridimensional
usando um conjunto optomecânico e uma câmera
multiespectral, é que se pode obter a função de
distribuição da reflectância bidirecional espectral
(sBDRF) de um material goniocromático, parâmetro que
48
68
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