PAGE 2

COLORANTES REACTIVOS

5.1.Propiedadesa.- Son solubles, contienen un grupo reactivo capaz de combinarse qumicamente con la celulosa.

Hasta la introduccin en el mercado de los colorantes reactivos, existan dos modos principales en los que un colorante poda ser fijado a la fibra:

- Por adsorcin fsica

- Por retencin mecnica

El teido con colorantes directos ejemplariza el primer tipo; la coloracin en masa de fibras sintticas durante su fabricacin, el segundo.

El teido con colorantes tina, azoicos y azufre es una mezcla secuencial de los dos respectivamente.

Los colorantes reactivos salieron al mercado por el ao 1956, gracias a las investigaciones llevadas a cabo por Rattee y Stephen que hicieron factible su industrializacin, para la obtencin de teidos en los cuales un enlace covalente era formado entre el colorante y la fibra.

b.- Alta solidez a los procesos hmedos, gracias al enlace covalente que forman colorante -fibra; algunos poseen baja solidez al cloro.

C.- Se obtienen colores brillantes, debido a la banda de absorcin angosta caracterstica en la estructura molecular de estos colorantes.

D.- Se hidrolizan fcilmente. El algodn es un polmero de celulosa que consiste de anillos d-glucopirnosa unidos por los carbonos 1 y 4. Por lo tanto a la celulosa se le puede considerar como un alcohol polihdroxlico, que puede tomar parte en todas las reacciones en que lo hace un alcohol.

Los compuestos alcohlicos poseen un tomo de hidrgeno ligado a uno de oxgeno muy electronegativo en cada grupo hidroxilo; esto ocasiona un efecto inductivo que favorece la ionizacin. En alcoholes alifticos simples la liberacin de electrones de parte del radical alquilo contrarresta la accin inductiva, por lo que el alcohol es menos cido que el radical hidroxilo del agua. En los alcoholes polihdroxlicos, el efecto inductivo es ms complicado, puesto que puede ser competitivo, siendo estos alcoholes ms cidos que los alcoholes simples, pudiendo ser ms cidos que el agua; as a un determinado pH el alcohol polihdrioxlico se ioniza en mayor grado que el solvente acuoso.

La celulosa posee alcoholes primarios y secundarios ligados a los carbonos 2, 3 y 6 respectivamente los cuales disminuyen su acidez en el siguiente orden:

OH - 6 > OH - 2 > OH - 3

De acuerdo a experimentos llevados a cabo con alcoholes polihdricos se pudo ver que la velocidad de reaccin del agua es ms lenta que para la mayora de compuestos orgnico0s y por consiguiente no es de temerse que se produzca una reaccin del colorante con el agua (hidrlisis).

Mientras que en ese tiempo se trataba de algunos pocos productos con un campo de empleo no muy definido, se puede disponer hoy da de toda una lnea de surtidos de colorantes reactivos, cuyas distintas marcas estn destinadas a determinados campos de aplicacin ms o menos especficos. La multiplicidad de los colorantes reactivos existentes actualmente en el mercado muestra claramente el inters que pusieron de manifiesto la investigacin y la tcnica de aplicacin en este nuevo campo, y que an lo siguen haciendo.

2.0 ESTRUCTURA BSICA DE UN COLORANTE REACTIVO

Generalmente se compone de dos elementos fundamentales:

Parte cromfora

Parte reactiva

Estos dos elementos pueden estar directamente ligados uno a otro, o unidos entre ellos por un eslabn o puente.

Esquemticamente lo podemos imaginar as:

3.0 CONSTITUCIN QUIMICA Y PROPIEDADES

El cromforo determina principalmente el matiz del colorante y es a la vez responsable de otras propiedades del colorante, La parte reactiva es responsable en primer lugar del tipo y velocidad de reaccin entre la fibra celulsica y el colorante. Este es la caracterstica fundamental que ofrecen los colorantes reactivos con respecto a otras gamas de colorantes para fibras celulsicas, en el sentido de que en el resto de las familias de colorantes es la molcula en su totalidad la responsable de las diferentes propiedades tintreas.

Los diferentes matices de la gama de colorantes reactivos se consiguen con la presencia de diversos grupos cromforos:

Amarillos

monoazoicos.

Pardos

mono y diazoicos

Anaranjados

diazoicos

Rojos

mono y diazoicos

Violetas

monoazoicos premetalizados con cobre

Azules

antraquinnicos, diazoicos, monoazoicos y diazoicos.

Con cobre.

Turquesas

complejos de ftalocianina con cobre y nquel

Verdes

combinaciones intermoleculares de amarillo y azul

Negros

complejos 1:2 de cromo y cobalto de monoazoicos y

Diazoicos.

En la parte cromfora aparecen, adems, los grupos solubilizantes ( - SO3Na ), que le confieren solubilidad en medio acuoso y los sustituyentes que le confieren sustantividad a las fibras celulsicas.

En el siguiente cuadro veremos que propiedades dependen del cromforo y cuales de la parte reactiva:

Dependiente del cromforo:

Solubilidad.

Sustantividad.

Propiedades de difusin.

Lavabilidad.

Corrosibilidad.

Solideces al sudor, al blanqueo con perxido, luz, luz en hmedo, cloro.

Estabilidad a los aprestos permanentes.

Dependiente de la parte reactiva:

Reactividad

Estabilidad de unin:

a) Alcalina

Solidez al lavado

Solidez al sudor

Solidez al blanqueo con perxido

b) Acida (hidrlisis cida)

Solidez al sudor

Solidez al suavizado

Estabilidad a los aprestos permanentes.4.0 COMPORTAMIENTO DE LOS COLORANTES REACTIVOS SOBRE LA CELULOSA

Recordemos que la celulosa es un polialcohol, cuya molcula est compuesta por un gran nmero de unidades de celubiosa que se repiten. La celubiosa es a su vez una unin de dos unidades de - glucosa.

Como vemos, en cada unidad de glucosa hay 3 grupos OH disponibles, uno primario) el del carbono 6 y dos secundarios los de los carbonos 2 y 3 ). La reaccin con el colorante ocurre predominantemente en el grupo OH primario y luego en los OH de los carbonos 2 y 3.

En lo que sigue, haremos hincapi en los colorantes reactivos derivados de la triazina, que reaccionan por un mecanismo de sustitucin. Como ya hemos visto, cuando la reaccin de estos colorantes con la celulosa se lleva a cabo en las condiciones de la prctica, es decir en presencia de un gran exceso de agua en condiciones alcalinas, una proporcin de colorante reactivo se une en forma covalente a la fibra, mientras que la otra sufre hidrlisis.

Cuando Ratee y Stephen descubrieron los colorantes dicloro triaznicos caus sorpresa encontrar que una proporcin considerable del colorante escapaba a la hidrlisis y se una a la celulosa, despus que investigadores anteriores haban supuesto que la tintura reactiva era impracticable, a menos que el agua fuese rigurosamente excluida del sistema de reaccin, debido a la gran probabilidad del colorante a ser hidrolizado.

Obviamente, esto habra pasado si el colorante fuera muy altamente reactivo; la hidrlisis habra tenido lugar antes de que el colorante hubiese tenido tiempo de penetrar a la fibra y reaccionar con sta. Por otro lado, si el colorante fuera de muy baja reactividad, empleara mucho tiempo en combinarse con la celulosa, como para ser empleado en condiciones de la prctica. La reactividad de un colorante es entonces de vital importancia en cualquier estudio detallado de la tintura reactiva.

Hemos visto tambin que el compuesto formado entre un colorante reactivo y la celulosa, nunca es del todo qumicamente inerte. Las solideces hmedas que se obtienen con un determinado colorante reactivo estn obviamente limitadas por la estabilidad de la unin colorante fibra, que a su vez est regulada por el tipo de sistema reactivo empleado y por las influencias activantes presentes en la molcula de colorante.

La reactividad, es entonces, de gran significacin, no slo en la aplicacin de los colorantes reactivos, sino tambin en relacin con las solideces hmedas que posee la tintura resultante.

4.1 LA ABSORCION DE HIDROXIDO DE SODIO POR LA CELULOSA

Mucho tiempo antes del descubrimiento de Ratee y Stephen se saban que la celulosa es capaz de absorber NaOH de una solucin acuosa; pero aunque se haba realizado muchos trabajos durante los 100 aos anteriores como tentativa para explicar el mecanismo de mercerizacin, no se haban obtenido conclusiones

Definidas. Una sugerencia fue, sin embargo, que el mecanismo de la adsorcin es inico, actuando la celulosa como un cido dbil que es neutralizado por los iones oxhidrilo para formar CELULOSATO DE SODIO DISOCIADO, esta sugerencia fue de particular inters porque las determinaciones preliminares sugirieron la idea de que la tintura con los colorantes reactivos involucra grupos oxhidrilos ionizados en la celulosa.

4.2 CONSTITUCION QUIMICA Y REACTIVIDAD

Los colorantes reactivos deben su nombre al hecho de que en presencia de lcali entran en reaccin qumica con la celulosa, unindose fuertemente a sta, se produce as una unin covalente. Del punto de vista de la forma en que reaccionan con la fibra podemos considerarlos divididos en dos grupos:

Colorantes que reaccionan con la celulosa por un mecanismo de adicin y

Colorantes que reaccionan por un mecanismo de sustitucin.

Es el ejemplo prctico ms conocido de esta clase de colorantes reactivos el de las:

Crom [] es la parte cromfora + eslabn puente.

Esta estructura - SO2 CH = CH2 es la vinilsulfona no saturada con la doble unin - CH = CH2 . Los colorantes de este tipo se denominan vinilsulfnicos.En una doble unin como las descrita, existen electrones de libre movimiento.

El grupo SO2 vecino ejerce una accin atractiva sobre estos electrones, que van a producir una densidad de carga negativa en exceso sobre el tomo de carbono vecino ( carbono 1 ). El otro tomo de carbono de la doble unin (Carbono 2 ), queda deficiente de electrones y por lo tanto con una carga positiva en exceso.

-SO2 - CH = CH2

Este grupo as polarizado es la llamada doble unin activada. Los colorantes de este tipo reaccionan en medio alcalino con la celulosa a que en dicho medio sta se ioniza produciendo un anin:

_

Cel OH + OH ------( Cel O + H2O

La fibra, con una carga neta negativa ser entonces nucleoflica , es decir necesita una carga positiva para alcanzar un estado de electronegatividad. Por lo tanto, la reaccin con un colorante vinilsulfnico se produce sobre el lado positivo de la doble unin activada, de acuerdo al siguiente esquema de reaccin:

Crom SO2 CH = CH2 + O- Cel + H

Crom SO2 CH2 CH2 - O Cel

Este tipo de colorantes queda unido a la fibra mediante una unin de ter (representado en el esquema como - O )

Esquemticamente lo podemos representar como sigue:

Las estructuras caractersticas de estos colorantes son las que se dan a continuacin

El principio general de constitucin es la presencia de un anillo heterocclico que acuse por lo menos una vez la siguiente estructura:

N = C

|

X

Donde X es el grupo de sustitucin.

Tomemos el ejemplo del anillo de trizina. En dicho anillo se encuentra un determinado nmero de electrones de libre movimiento. Estos electrones no estn uniformemente distribuidos sobre los distintos componentes del anillo, sino que tienen preferencia por el tomo de nitrgeno, razn por la cual queda en los tomos de carbono una carencia de carga negativa, es decir s positivizan.

Cuanto ms positivo sea el carcter de estos tomos de carbono tanto ms afinidad tendr por ellos el anin celulsico ( Cel O ), es decir que aumenta la reactividad del colorante con la fibra.

Esta positivizacin de los tomos de carbono, que aumenta su carcter electroflico, depende de los siguientes factores de constitucin:

a) Del nmero de tomos de nitrgeno que atraen electrones y de su posicin en el heterociclo.

b) Del agregado de sustituyentes apropiados a los tomos de carbono ( el eslabn puente puede tambin ser considerado como sustituyente).

c) Del carcter electronegativo del grupo de sustitucin.

Por lo anterior podemos decir que las monoclorotriazinas son ms reactivas que las tricloropirimidinas ( mayor nmero de nitrgenos en el primer caso ); las monofluoriazinas ms reactivas que las monoclorotriazinas ( sustituyente ms electronegativo en el primer caso); las monoclorotriazinas alcohoxiladas ms reeactivas que las otras monoclorotriazinas ( por la misma razn) y las diclorotriazonas ms reactivas que las monoclorotriazinas ( mayor numero de grupos electronegativos en el primer caso).

Veamos ahora el proceso de reaccin qumica con la celulosa en el caso de un colorante triaznico:

El anin celulsico ( Cel - O ) es ms nucleoflico que el grupo de sustitucin y por eso lo sustituye.

El grupo de sustitucin X ( Cl o F ) reacciona con el excedente de lcali del bao de tintura para formar la sal sdica correspondiente ( Cl Na o F Na ). La unin formada entre el colorante y la fibra se considera en este caso unin de tipo ster. 5.0 Tipos de colorantes

Los sistemas reactivos clsicos pueden ser clasificados en dos grandes grupos generales de acuerdo a su mecanismo de reaccin con la celulosa:

a.- Colorantes capaces de tomar parte en una reaccin de adicin nucleoflica para formar enlaces de tipo ter, El enlace doble del ncleo reactivo no est presente como tal en el colorante mismo; pero es formado posteriormente durante la fijacin

en una reaccin catalizada por lcali. Esta reaccin es reversible.

Dos son los prototipos principales de esta clase: el primero basado en un grupo reactivo el vinilsulfn (Remazoles) y los segundos tienen un ncleo reactivo acrilamida (primazin).

b.- Colorantes capaces de tomar parte en una reaccin de sustitucin nucleoflica para formar enlaces de tipo ster, basados en tener grupos reactivos tipo heterocclico de nitrgeno. Esta reaccin es irreversible.

5.0 PROPIEDADES DESEABLES PARA EL ACABADO DEL TEJIDOEl tintorero y acabador ahora se encuentran con una gran variedad de telas, cada uno posee su propio teido especial y problemas al acabado. Estos se pueden agrupar en reas generales.

Degradacin de colores.

Reproducibilidad del color.

Dao mnimo a telas delicadas durante el teido y el acabado.

Buena estabilidad dimensional.

Los recientes desarrollos en teido y maquinaria han reconocido estas tendencias. Sin embargo, debemos restringir el alcance de este informe a examinar los colorantes reactivos disponibles, y a la discusin de los parmetros los cuales son muy importantes en el desarrollo de una gama de colorantes reactivos adecuados para celulosa. Los problemas ms graves que surgen cundo se aplican colorantes reactivos al algodn, particularmente al tejido, se ha encontrado en el ejercicio de la prctica.

Degradacin del teido, particularmente en colores ternarios.

Reproducibilidad del color.

Desempeo del lavado, particularmente en maquinarias de baja relacin de bao.

Cundo se tie celulosa con colorantes reactivos, la reproduccin del matiz puede ser mejorada significativamente, considerando la compatibilidad de cada colorante usado en la mezcla. (5,6) Tal compatibilidad es requerida para lograr altos niveles de reproduccin de matices, puesto que, en cada combinacin de colorante binaria o terciaria, cada colorante mostrar una gama de propiedades al teido. Por ejemplo, para una tricroma, es importante que los tres colorantes demuestren las siguientes propiedades:

Semejante perfil de SEF.

Semejantes valores de reactividad.

Sin efectos de bloqueo (cuando un colorante inhibe el agotamiento de otro).

Similar sensibilidad (baja) a cambios en las variables de procesamiento, tales como, concentracin de electrolitos, concentracin de lcali, relacin de bao y la duracin del proceso.

Si todas estas propiedades se logran, las oportunidades de obtener una buena reproducibilidad del matiz entre laboratorio y planta, y entre lote y lote dan como resultado altos niveles de hacerlo bien la primera vez, y por lo tanto la produccin aumentar satisfactoriamente.

El ms importante diagnstico en el desempeo de la aplicacin de un colorante reactivo es su perfil de SEF. Cuando se usa en unin con la informacin de las propiedades de migracin del colorante, el tintorero es capaz de predecir cules son los parmetros necesarios para dar una atencin especial durante el proceso de aplicacin. Considere un perfil tpico de SEF para un colorante reactivo (Figura 1).

Substantividad (S): El porcentaje de absorcin del colorante por la fibra, despus de un tiempo dado, en la ausencia de lcali y en la presencia de electrolitos generalmente es de 30 minutos. Esto consiste solo en colorantes fsicamente conectado.

Agotamiento (E): El porcentaje de absorcin del colorante en la fibra al final de la etapa de fijacin. Esto incluye el colorante qumicamente fijado en la fibra y fsicamente unido a la fibra

Fijacin (F): El porcentaje de colorante qumicamente unido a la fibra al final de la etapa de fijacin.

Reactividad (R5): El porcentaje de fijacin que ocurre durante los primeros cinco minutos despus de la adicin de lcali (F5/F).

Generalmente colorantes de alta substantividad absorben rpidamente, causando baja igualacin. Ya que ellos actan recprocamente muy fuerte con la fibra, stos pueden presentar dificultad al lavado. A diferencia con colorantes de baja substantividad, estos se absorben dbilmente por la fibra y se muestra una baja eficiencia en la fijacin, pero se lavan fcilmente. Este nivel de equilibrio ser influenciado por factores tales como, concentracin de electrolitos, temperatura y relacin de bao. Para que una gama de colorantes reactivos sea costo/eficiente por teido de agotamiento, los colorantes mismos deben demostrar niveles de agotamiento y fijacin razonablemente altos.

Figura 1. Perfil de colorantes reactivos SEF.

El ndice de migracin (MI) es una medida de la habilidad del colorante de emigrar durante el proceso de teido, antes de la fijacin. Un alto ndice de migracin se asocia con un buen nivel de propiedades. Para demostrar este concepto, es apropiado hacer una descripcin breve del mtodo para cuantificar este ndice. La maquina de teido se puso a 80C con dos tubos A y B. El tubo A (solucin de bao) contiene colorante, sal y dos pedazos de tela marcada D1 y D2 (testigos). El tubo B (bao en Blanco) contiene slo la misma cantidad de sal y dos pedazos de tela marcada B1 y B2. Los dos tubos fueron puestos a 80C a un agotamiento permitido de 30 minutos, despus del cual la muestra D2 de la solucin de bao fue cambiada por la muestra B1 del bao en blanco. El proceso fue continuado por 15 minutos a 80C (para permitir que la migracin ocurra en el bao en blanco) antes de agregar el lcali. Se continu el teido por 60 minutos ms a 80C para realizar la fijacin. Posteriormente, los modelos fueron removidos, lavados y secados. El grado de migracin durante el proceso de teido puede ser valorado cuantitativamente por la diferencia del matiz de las muestras B2 y D2. Si un colorante exhibe propiedades de migracin perfecta, entonces el color de las muestras B2 y D2 sern idnticos. Grficamente, este proceso puede ser representado como sigue en la Figura 2.

Figura 2. Medida del ndice de Migracin. (Diagrama de Flujo)

Los factores MI son definidos por la Ecuacin 1.

Rendimiento del color en tela B2

MI (%) = ((((((((((((( x 100(1)

Rendimiento del color en tela D2

Collishaw describe otros parmetros importantes, tal como, el nivel de teido del factor (LDF por sus iniciales en ingles), que es usado para valorar la compatibilidad de los colorantes. Antes de la fijacin, un alto MI es asociado con un buen nivel de propiedades al teir y el factor del nivel de teido (LDF) es definido por la Ecuacin 2.

S

LDF (%) = ((( x MI

(2)

E

Los recientes desarrollos en procesos de teidos de agotamiento se han encaminado en modo a reducir la relacin de bao, y ayudar a conservar agua, energa y aumento de la productividad. Uno de los problemas en usar mezclas es que los colorantes individuales no responden de la misma manera a los cambios en las condiciones de aplicacin. Si los colorantes en una tricroma no son compatibles, ellos respondern diferente a cambios menores en las condiciones del proceso, que a menudo se encuentran en el fabricante, y fallan en dar una adecuada reproducibilidad del matiz. Sin embargo, si todo colorante dentro de cierta gama tienen un perfil muy semejante en el teido, entonces el alcance para tal error es mas reducido y esto, en cambio, encamina a una mayor productividad del fabricante sin necesidad de gastar el capital.

7.0.Mecanismo de la tintura reactivaEl reconocimiento de que la adsorcin de hidrxido de sodio por la celulosa est asociada con la neutralizacin y la formacin de celulosato de sodio disociado, hace posible establecer un esquema simple de la reaccin entre colorantes reactivos y la celulosa.

Cuando un colorante reactivo es aplicado en solucin acuosa, difunde dentro de la celulosa y es parcialmente absorbido en la interfase celulosa agua en el interior de la fibra. Se establece entonces un equilibrio con colorante que difunde hacia y desde la fibra a iguales velocidades y que se adsorbe y desorbe de la superficie fibrosa tambin a velocidades iguales. Como los colorantes reactivos poseen habitualmente baja sustantividad , el agotamiento en baos neutro es generalmente bajo, especialmente cuando se aplican en baos largos. En condiciones neutras los procesos que ocurren son casi enteramente fsicos, porque las concentraciones de iones oxhidrilo y celulosato son extremadamente bajas. Cuando se aade lcali al bao de tintura, sin embargo, el colorante adsorbido reacciona con la celulosa a una velocidad sustancial, a causa del aumento de concentraciones de iones celulosato. Como hemos visto, estos ltimos se comportan como reactivos nuclefilicos y van a atacar un tomo de carbono del colorante, deficiente de electrones ( electroflico), mediante una reaccin de sustitucin nucleoflica. La funcin del lcali es producir los iones celulosatos capaces de reaccionar con dicho carbono; sin lcali no hay reaccin posible.

La reaccin iniciada en esta forma resulta en la formacin de un compuesto colorante celulosa ( en lo sucesivo indicado como D- O- Cel ) que ya no puede abandonar la superficie de la fibra, de tal manera que la desorcin que ocurra en medio neutro se ve frenada sustancialmente. La velocidad a la cual las molculas de colorante llegan a la superficie de la celulosa desde la solucin en el interior de la fibra, sin embargo, no se ve afectada; de tal manera que ocurrir tanto una adsorcin, como reaccin y fijacin adicionales. Esto a su vez, reduce la concentracin del colorante dentro de la fibra y permite la entrada de ms colorante desde el bao de tintura, de tal manera que el agotamiento aumenta cuando se agrega el lcali.

El esquema del proceso de una tintura con colorantes reactivos sobre la celulosa, segn Vickerstaff, est indicado en la siguiente figura donde se designa D-X el colorante monohalotriaznico, siendo X cloro o flor.

Una parte del colorante agregado inicialmente al bao de tintura sufre reaccin de hidrlisis y queda inactivo por esta razn. El colorante inactivo, en el que el halgeno fue reemplazado por un oxhidrilo, es habitualmente muy similar al colorante reactivo original en las propiedades de adsorcin y difusin, y por lo tanto, difunde dentro de la fibra y se adsorbe sobre su superficie interna. Al final de la etapa de tintura alcalina, cuando todo le colorante reactivo ha sido descompuesto por reaccin, ya sea con el agua o la celulosa, se establece un nuevo equilibrio en el cual el colorante inactivo por la hidrlisis para la reaccin de fijacin con la celulosa, se distribuye entre la fibra y el bao de tintura, de manera similar a la distribucin del colorante reactivo en solucin neutra.

El colorante inactivo o perdido debe ser eliminado de la fibra por un proceso de lavado final ( jabonado) , a fin de obtener una tintura con altas solideces hmedas. Aunque este mecanismo ha sido descrito para el caso especial de un proceso de 2 etapas, los mismos principios generales deben aplicarse a cualquier proceso de tintura alcalina con cualquier tipo de colorante reactivo. Un examen de esta teora revela que los tres factores ms importantes que pueden influir sobre el comportamiento tintreo son:

1) La velocidad de difusin del colorante dentro de la celulosa

2) La afinidad del colorante por la celulosa

3) La reactividad qumica del colorante.

Hay que agregar que la solubilidad que presenta un colorante reactivo juega tambin un papel importante en cuanto a las condiciones de aplicacin del mismo. Sobre estas propiedades influyen: la temperatura, el pH, el agregado del electrolito y el agregado de algunos agentes qumicos, como la urea.

Independientemente del grupo reactivo, la tintura de algodn con colorantes reactivos puede decirse que pasa por tres fases:

Fase A.- El colorante es adsorbido en la superficie antes de penetrar en el cuerpo de la fibra. En este momento existe un estado de equilibrio dentro de las molculas de colorante en la fibra y en el bao de tintura.

Fase B, - Esta es la ms importante, se encuentra en todos los procesos de aplicacin, bajo numerosas condiciones de temperatura y pH. Es conocida como la fase de reaccin del colorante con la fibra. Pero simultneamente con esta reaccin se puede observar reacciones competitivas que conducen a la inactividad de los grupos reactivos, efecto que se trat anteriormente conocido como hidrlisis.

Fase C.- Se debe eliminar el colorante hidrolizado (no fijado qumicamente con la fibra). Se trata de la operacin de jabonado.

Con respecto a la fase A, sin entrar en detalles, debe hablarse principalmente de la substantividad. La nocin de substantividad est implantada en la industria textil y debe ser considerada como un estado temporal, dependiendo de varios parmetros como por ejemplo: afinidad, concentracin del colorante, concentracin del electrlito, temperatura, pH, relacin de bao, caracterstica de la fibra.

En la segunda fase, los colorantes reactivos se fijan en la fibra. Los parmetros que influyen en la cintica del proceso de fijacin son las condiciones de aplicacin (temperatura y pH), la intensidad del matiz y las caractersticas del colorante reactivo. El grado de fijacin de los colorantes monoreactivos es alrededor del 60 a 80%.

8.0Solideces de la unin qumica colorante - fibraEn realidad cada grupo reactivo tiene sus caractersticas particulares que a veces se hacen notar en casos especficos nicamente, cuando se requiere solideces especiales para un uso determinado. Es conocido que la estabilidad de la unin qumica fibra colorante no es perfecta y, debido a la hidrlisis cida o alcalina, las solideces de la tintura se deterioran con el tiempo.

8.1Causas de una hidrlisis cida- Neutralizacin insuficiente despus del mercerizado.

- Uso de un catalizador extremadamente cido durante el acabado.

- Aplicacin de agentes suavizantes bajo condiciones anormales cidas.

- Sudor cido.

- Liberacin de sustancias cidas durante el almacenamiento (procedente del material acompaante, PVC por ejemplo, bajo influencia del calor o de la luz).

- Enjuague insuficiente en caso de que se trate con agua dbilmente cida o agua desmineralizada.

8.2Causas de una hidrlisis alcalina- Condiciones de fijacin inadecuada (tiempo de fijacin prolongado, condiciones de pH y/o temperaturas demasiado elevadas).

- Matizados prolongados o repetitivos.

- Lavado a temperatura superior a 70C antes de la eliminacin total del lcali.

- Mercerizado posterior del artculo ya teido.

- Lavado repetido con detergentes tradicionales a temperaturas superiores a 60C.

8.3Otras alteracionesDespus de un lavado conteniendo perborato o bicarbonato, tambin puede producir una alteracin de la unin qumica. Un fenmeno similar puede observarse en presencia de cloro, an en concentraciones bajas, alrededor de 0.6 a 10 p.p.m.

9.0 PARAMETROS EN EL TEIDO CON COLORANTES REACTIVOS.-

Los parmetros clsicos de los colorantes directos, tienen hasta cierto punto las mismas aplicaciones con los colorantes reactivos; pero con otras limitaciones.

9.1.- Efecto de la temperatura:

Es conocido que en todos los sistemas de teido, el agotamiento del colorante al momento del equilibrio, aumenta cuando menor es la temperatura. En la prctica, ste efecto no es siempre aparente, ya que la velocidad de teido disminuye al hacerlo la temperatura; as si el teido es llevado a cabo por un tiempo limitado corto, puede no obtenerse un agotamiento elevado porque el teido ha sido demasiado lento para llegar a un equilibrio.

Los colorantes de bajo peso molecular, poseen una alta velocidad de difusin dentro de la fibra, de tal manera que un equilibrio puede ser obtenido rpidamente an a temperatura ambiente y en tiempos tan cortos como 30 minutos. Sin embargo , la velocidad de difusin del colorante y la velocidad de reaccin aumentan con la temperatura.

Estas consideraciones, poseen influencias en las tcnicas de aplicacin. En licores de teido neutro, el colorante reactivo se comporta como un colorante directo; al agregar el lcali, la reaccin comienza a tomar lugar, por supuesto ayudada por la temperatura ptima para cada ncleo reactivo. Los diferentes ncleos reactivos conocidos comercialmente, poseen diferentes reactividades promedios y por consiguiente, diferentes temperaturas de aplicacin.

REACTIVIDAD

TEMPERATURA

Reactividad relativas promedios de los diferentes grupos reactivos comerciales.

La eficiencia del proceso depende en seleccionar las condiciones en las que la reaccin con la fibra toma lugar al mximo.

Con telas pesadas o hilados retorcidos, es necesario una temperatura ms elevada para permitir una penetracin del colorante, el cual debe ser seleccionado de acuerdo a su ncleo reactivo con la finalidad de asegurar la temperatura ptima para que la reaccin tome lugar a la vez que la penetracin adecuada.

En general en todo proceso de teido, su agotamiento y fijacin se lleva a cabo a la temperatura ptima del ncleo reactivo, para garantizar la completa fijacin del colorante y ayudar en la velocidad del teido.

9.2.- EFECTO DEL ELECTROLITO.-

La mayora de los colorantes reactivos deben su solubilidad en agua a la a presencia de grupos sulfnicos en su molcula. En licores de teido neutros (licor previo a la adicin del lcalis) los colorantes reactivos poseen afinidades hacia la celulosa comparables a aquellas de los colorantes directos de pobre afinidad y por consiguiente agotan mejor en presencia de electrlito. Se requieren concentraciones mayores de electrlito en los alrededores de 30 gramos por litro. El agotamiento de los colorante reactivos es esencialmente controlado por adiciones de electrlito, ya que el control por temperatura aumenta tambin la velocidad de reaccin del colorante.

Se requiere que la mayor parte de colorante reaccione con la fibra y no con el agua, esto se logra por un agotamiento paulatino controlado por las adiciones de electrlito y una activacin posterior del ncleo reactivo mediante la temperatura una vez que el colorante se encuentra en la fibra.

9.3.- EFECTO DE LA RELACION DE BAO.-

Se ha mencionado que los colorantes reactivos poseen afinidades comparables solo a aquellas de los colorantes directos de muy baja afinidad, la razn principal para la seleccin de cromgenos de baja afinidad por la celulosa en la fabricacin de colorantes reactivos es el comportamiento del colorante hidrolizado. Si se usan estructuras que poseen alta afinidad, siempre habr parte del colorante hidrolizado que posee una afinidad comparable al colorante original difcil de extraer durante el lavado; pero debido a su afinidad capaz de manchar prendas que se laven junto con ella durante el lavado domstico. Al poseer baja afinidad por la celulosa el colorante hidrolizado permanece en el bao del teido y es ms fcilmente eliminado durante el lavado. Por otro lado, durante el teido, los colorantes de mayor afinidad proveen los mejores procedimientos tintreos, especialmente en tinturas de relacin alta de licor.

En le teido por mtodo continuo, los colorantes de baja afinidad poseen ventajas al disminuir el efecto cola y teido disparejos.

Los fabricantes de colorantes, han tratado de solucionar este problema produciendo dos gamas de colorantes reactivos, una de poca afinidad y alta reactividad para procesos continuos y otra de relativamente mayor afinidad para hacerlas ms econmicas y recomendadas para mtodos de agotamiento.

9.4.- EFECTOS DEL PH Y TIEMPO DE TEIDO.-

El teido con colorantes reactivos toma lugar en dos etapas: primeramente, la adsorcin del colorante por la fibra de una manera anloga al de los colorantes directos; seguido de la reaccin del colorante absorbido por la fibra. La reaccin slo toma lugar en medio alcalino cuando los grupos oxihidrilos de la celulosa son convertidos en agentes nucleoflicos celulosatos capaces de reaccionar con el colorante. El efecto del lcali es doble en primer lugar el incremento del pH del medio aumenta la velocidad de reaccin; pero el excederme de 11, disminuye considerablemente el poder de agotamiento del colorante y con este una menor eficiencia de fijacin.

El pH ptimo es un compromiso entre el ms bajo posible para obtener una completa fijacin en un tiempo apropiado de teido. De esto se hace uso en la prctica para evitar la hidrlisis del colorante en solucin al usar lcalis ms dbiles y prolongar el tiempo de reaccin a una temperatura constante.

10.0 METODOS DE APLICACIN:

10.1 POR AGOTAMIENTO

Los colorantes reactivos como se ha podido constatar en prrafos anteriores poseen poca afinidad por la celulosa, por lo que la maquinaria de baja relacin de bao es recomendable La seleccin del tipo de colorante a usarse, depende del tipo de material a teirse. Con materiales de hilos muy retorcidos, de construccin muy densa o de mucho peso, se requiere de penetracin del colorante y por consiguiente de baja reactividad para poder ser teidos a mayor temperatura.

El mtodo clsico consiste en trabajar el material en un bao neutro a la temperatura ptima para dicho colorante por espacio de 10 a 20 minutos . Es comn la adicin de un agente corrector de dureza del agua del tipo fosfato, ya que agentes ms eficientes pueden tambin secuestrar el metal que contienen muchos de estos colorantes.

Por su baja afinidad es necesario el empleo de un electrlito de concentraciones de 30 a 100 g/l para asegurar un teido econmico. A continuacin, se agrega al bao de teido el lcali, usualmente carbonato de sodio, soda custica mezclas de ambos para continuar el teido por 60 a 90 minutos hasta lograr la fijacin del colorante en la fibra.

Al final del teido, an en las mejores condiciones, la fibra posee colorante hidrolizado que necesita eliminarse para no afectar la solidez al lavado del teido. Esto se logra con un lavado a ebullicin con un detergente sinttico durante unos 10 minutos seguido de un enfriamiento y un enjuague.

10.2 A LA CONTINUA

10.2.1 Impregnado termofijado

A. Foulard de impregnacin: Bao: colorante en gr/ lt2040>40

Urea

100150200

Bicarbonato

81220

Aux. para evitar la migracin xxx

Temperatura de impregnacin:

20 a 25C

B Pre secado a calor suave (eventual)

C Secado Intermedio .- a 110- 130C en instalaciones normales.

D Termofijado.- un minuto a 150C, la fijacin del colorante depende mucho de la temperatura y tiempo del secado intermedio, as como de la temperatura misma del fijado en D pudiendo ser hasta 200C a 210C , para tejido de mezclas de poliester algodn.

E Tren de Jabonado y lavado y enjuague

10.2.2 Impregnado secado (Pad Dry)

A. Foulard de impregnacin: Bao: colorante en gr/ lt2040>40

Urea

100150200

Bicarbonato

81220

Aux. para evitar la migracin xxx

Temperatura de impregnacin:

20 a 25C

B Pre secado (eventual)

C Secado intermedio.- generalmente en el primer compartimiento del secador principal a 100- 150C de 1 a 3 min.

D Secado y fijado .- en una sola operacin a 150-160C con tiempo de 50 a 60 segundos, proceso econmico

E Tren de Jabonado y lavado y enjuague

10.2.3 Procedimiento por choque alcalino

A Foulard con colorante neutro

x g/l de colorante apropiado

Y g/l auxiliar para prevenir la migracin

Temperatura de impregnacin:20-25C

B Pre secado (eventual)

C Secado intermedio.- generalmente a 100- 130C .

D Fijacin por choque, en solucin caliente del bao alcalino que contiene:

200 g/ l de sal

25 cc/lt de soda custica 38 Be

150 g/l de carbonato de sodio

Temperatura de impregnacin: 85C ( segn el tipo de colorante que se utilice)

Tiempo de inmersin:5 a 10 segundos.

E Tren de Jabonado y lavado y enjuague

10.2.4 Impregnacin con bao alcalino con secado previo y enrollado

A Foulard con colorante neutro

x g/l de colorante apropiado

Y g/l auxiliar para prevenir la migracin

Temperatura de impregnacin:20-25C

B Pre secado (secado suave y uniformes)

C Secado intermedio.- generalmente a 100- 130C .

D Foluard qumico bao alcalino que contiene:

200 g/ l de sal

25 cc/lt de soda custica 38 Be

150 g/l de carbonato de sodio

Temperatura de impregnacin: 20 a 60C con un pick up de 90%

Tiempo de inmersin:5 a 10 segundos.

E enrollado y reposo

F Tren de Jabonado y lavado y enjuague

10.2.5 Impregnacin vaporizado (Pad Steam)

A Foulard con colorante neutro

x g/l de colorante apropiado

Y g/l auxiliar para prevenir la migracin

Temperatura de impregnacin:20-25C

B Pre secado (eventual)

C Secado intermedio.- generalmente a 120- 130C .

D Foluard qumico bao alcalino que contiene:

200 g/ l de sal

25 cc/lt de soda custica 38 Be

150 g/l de carbonato de sodio

Temperatura de impregnacin: 20 a 60C con un pick up de 90%

Tiempo de inmersin:5 a 10 segundos.

E Vaporizado ( sin secado intermedio) a 102 a 105 C durante unos 30 a 90 segundos.

F Tren de Jabonado y lavado y enjuague.

EMBED Word.Picture.8

Colorante

Sal

Sustancias

lcali

E

F

Agotamiento primario

Agotamiento secundario

Curva de agotamiento

Curva de fijacin

EMBED Word.Document.8

PAGE

PAGE 20

_1098383630.doc

0

50

100

0

20

40

60

80

100

Tiempo de teido, min

Porcentaje del grado de agotamiento y fijacin

_1104091610.doc Solucin de bao Shock Fix D1 (Potencial de Migracin)

Colorante

+

Sal

Agotamiento

Bao en blanco

Solo

Sal Migracin de bao blanco

Migrate

Shock Fix

D2

D1

Cambio

D2/B1

B2

B1

B2

D2

B2

D2