Tintura de la lana a la continua basada en el fenómeno de la coacervación. Procedimiento cibafasol.

TINTURA DE LA LANA A LA CONTINUA BASADA EN EL FENOMENO DE LA COACERVACION. PROCEDIMIENTO CIBAFASOL por el Dr. WALTER MOSIMANN Doctor en Quirnico, de ClBA Société Anonyme, Bosileo Ya no se puede poner en duda la gran utilidad que representa para la industria textil el trabajar por procedimientos continuos. Este principio está hoy al orden del día para el ennoblecimiento de las fibras celulósicas como consecuencia de las grandes ~artidas que se someten a tratamiento. El afán de elevar la productividad y la producción, además de h preocupación derivada de la escasez de mano de obra, son factores que justifican el manifiesto interés que también en la, industria lanera han despertado los tratamientos continuos. A continuacion nos vamos a permitir hacer un resumen histórico de la tintura de la, lana por el procedimiento continuo. Hasta ahora, los procedimientos de tintura, por vaporizado nunca han dado entera saztisfacción a causa del carácter hidrófobo de la epicutículq que envuelve la fibra de lana. Ocurre, en efecto, que si bien después del fulardado la repartición del colorante es perfecta, en el curso del vaporizado ulterior migra de las capas externas ha'cia el interior de la materia textil, produciéndose así tinturas picadas, fenómeno que los ingleses, con certera imagen, lbaman «efecto sandwich», significando con ello que la mayor parte del colorante se halla entre dos capas menos coloreadas Tras estudiar este problema, nuestros laboratorios pusieron a punto el procedimiento por «choque ácido», que consiste en fulardar con una mlución de colorante y fijar en baño ácido hierviente. Dado que por este sistema la fijación tiene lugar en medio acuoso: no se produce el citado «efecto sandwich», pero las variaciones en el grado de equilibrio de los colorantes entre la fibra y el baño, así como la duración bastante larga del tratamilento ácido, originan grandes dificultades técnicas. Más recientemente surgió la idea de combinar los procedimientos por vaporizado y por choque ácido, empleando un humectante apropiedo con la misión de impedir que el colorante se desparrame en el baño ácido (O) Conferencia pronuncia<ta el 26 - XI - 62, en la Escuela 'l'<~ciiica Siipe~ior de Ingenieros Industriales. Seecion Texlil de Tarrasa, (Barcelona) - 77 - después de un breve vaporizado, con lo que se gakeintiza la obtención de tinturas igualadas de un extreriio al otro de la, pieza. Los trabajos de que vamos ocuparnos seguidamente han llevado a conclusiones distintas. Nuestras investigaciones sobre los procedimientos continuos nos han conducido al estudio de sistemas de dos fases y al procedimiento Cibafasol. Un tipo e~pecia~l de estos sistemas lo constituyen aquellos que presentan el fenómeno de la coacervación. Aunque tales sistemas nunca habían sido utilizados, que nosotros sepamos, para aplicaciones textiles, ya eran bien conocidos de los especialistas en fisicoquimica y de los biólogos. El término coacervación procede de la química de los coloides y significa separación de una fase líquida homogénea e:i dos fases líquidas no miscibles, a causa del carácter coloidal de la solución. Contrariamente a las mezclas difásicas como, por ejemplo, el sistema alcohol/agua/carbonato potásico, que en ciertas condiciones forman dos fases, los sistemas que presentan coacervación se componen de dos fases que son, ambas, soluciones diluidas conteniendo el mismo disolvente, por ejemplo, agua en el caso del Cibafasol. De las diferentes soluciones coloidales causantes dle fenómenos de coalcervación, sólo los coloides de asociación entran en consideración para aplicaciones tintóreas. En segundo lugar, se ha aplicaldo como criterio de selección el que posean buena solubilidad en el agua y acción solubilizante sobre los colorantes. Los agentes tensoactivos seleccionados son productos de reacción de un ácido graso con un exceso de alquilolaminas. En soluciones muy diluidas, estos agentes están presentes en forma de moléculas monómeras. Cuando se alcanza una determinada concentración en coloides de asociación, llamada «concentración crítica micelar» (c. c. m.), se forman micelas hidratadas. Como quiera que todo sistema tiende a estabilizarse por aumento de la entropía, se forma en presencia de electrolitos un sistema de dos fases constituído por el coacervato, rico en micelas, por una parte, y el líquido de equilibrio, pobre en micelas, por otra. Los grupos hidrófobos del agente tensoactivo forman el núcleo de las micelas, mientras que los grupos hidrófilos constituyen la superficie de las mismas. Propiedades del sistema de coacervación a base de Cibafasol La característica que distingue al sistema de coacervación es el hecho de que al alcanzar la concentración que provoca la formación de la segunda fiase, ésta ocupa inmediatamente una parte bastante importante del volumen total. La relación de los volúmenes está en función directa de la concentración en Cibafasol y en electrolitos. La viscosidad del coacervato es bastante alta y aumenta con la temperatura, mientras que el colorante, incorporado a las micelas, es retenido en el coacervato. En cambio, su tensión superficial es baja. El coacervato une, pues, a su gran poder humec,tante una viscosidad tal que, después del fulardgdo, forma una película homogénea que envuelve cada una de las fibras. Por otra parte, la viscosidad y la tensión superficial del líquido de equilibrio son ambas extremadamente bajas, a lo que se debe el gran poder humectante que posee este líquido para la lana, y su facultad de penetrar profundamente en ella. La separación en dos fases se verifica con relativa rapidez -puede decirse que incluso es excesiva para el fulardado en escala industrial-; de ahí que sea indispensable homogeneizar este sistema de dos fases mediante adición de un espesante, como, por ejemplo, el alginato sódico. La propiedad más destacada del sistema, que nos ocupa, es la extraordinaria capacidad que posee la fase oleosa, o sea el coa,cervato, para disolver los colorantes. Gracias a este poder disolvente, muy superior al del agua, la4 fase oleosa absorbe todo el colorante de la fase acuosa. Incluso pigmentos insolubles en el agua son, en cierto modo, absorbidos por la fase oleosa. Mecanismo de la tintura 1. Debido a la débil tensión superficial y extremadamente baja viscosidad del líquido de equilibrio, éste penetra por capilaridad en la fibra durante el fulardado, mojándola a fondo e hinchándola. 2. La baja tensión superficial y la elevada viscosidad del coacervato, permiten que éste envuelva en forma de película la superficie de cada fibra, evitando así la migración al mismo tiempo que actúa como depósito de colorante, por así decirlo. 3. Finalmente, la elevación de la temperatura -en nuestro caso uri vaporizadoacelera la velocidad de reacción y desplaza el equilibrio hacia la fibra, de suerte que el colorante, que se halla a muy alta concentración en la película! de coacervato, migra hacia el interior de aquélla. Después de haber expuesto somera~mente el mecanismo teórico del procedimiento Cibafasol, nos permitiremos explicar ahora el modo de aplicar este principio en escala industrial. El principio Cibafassol comprende tres etapas en todos los casos: 1. Impregnación uniforme de los textiles en el sistema difásico, por ejemplo en el fulard, máquina especialmente recomendable. 2. Vaporizado de los textiles impregnados para que el colorante penetre en el interior de la fibra. 3. Lavado a fondo paral eliminar el colorante no fijado, el Cibafasol y el espesante. El baño de fulardado se prepara de una manera extremadamente sencilla: - 79 - 1. Se pesa la cantidad necesaria de Cibafasol C para obtener una solución de fulardado al 4-5 %. 2. Se empasta el colorante en seco con el Cibafasol C, agitando cuidadosamente hasta obtener una pasta homogénea. Se añade, agitando, suficiente cantidad de agua hirviente y después el espesante. Con una lupa o un microscopio se examina luego el baño para comprobar si la sepawción en dos fases es perfecta, ya que, de noser así, es preciso añadir, removiendo, una cantidad relativamente pequeña de ácido acético para conseguirlo. Por fin, se efectúa un último control, tras lo cual: el bafio queda listo para su empleo. Veamos ahora los diferentes aspectos de esta clase de tintura, según los artículos que se tiñan: Peinado Una casa holandesa ha construido, en colalboración con Ciba, una instalación para teñir el peinado a la continua en toda clase de matices por el procedimiento Cibafasol, hallándose ya en servicio desde hace va- ~ios meses. Esta instalación se basa en la utilización de un J - box especial para el vaporizado a la continua, pasando el peinado a la salida directamente a la alisadora. En la estampación vigoureux, se consigue mejorar sensiblemente el rendimiento tintóreo, al mismo tiempo que se reduce la duración del valpoliizado, preparando las pastas de estampación según la técnica del procedimiento Cibafasol. Lana suarda El extraordinario poder emulsionante del Cibafasol C hace posible lavar y teñir la lana suarda en una sola operación. Una vez abierta aquélla en el diablo, se fularda con la solución difásica de colorante, se vaporiza y se lava. Este proceso permite obtenter tinturas unidaa y, en PI caso concreto de nuestros ensayos, se ha pasado de un contenido inicial de grasa de 20'% a un contenido residual de 0,5 %. En nuestros laboratorios de Clayton, Inglaterra, tenemos en estudio un prototipo semiindustrial que permitirá vaporizar a la continua unos 100 kgs. de lana en borra por hora. Tintura en pieza Para teñir en pieza la lana pura o mezclada con otras fibras, se dispone actualmente de 2 tipos de vaporizadores: 31 vaporizador continuo sistema Mather-Platt permite vaporizados de 15 minutos de piezas de 141) cm. de ancho. Una instalación de este tipo funciona ya, en una, casa belga pasa la tintura del buclé de media lana yde tejidos de lana cardada sin desengrasar. La máquina Pad-Rol1 permite vaporizar piezas enrolladas en plegadores por el sistema semicontinuo. Una instalación de esta clase se emplea para la tintura en pieza de lana/poliéster. Después de fulardar con una solución difásica de Cibafasol que contenga los colorantes de dispersión y los colorantes para lana, se procede a fijar durante 3 horas. Seguidamente, se limpia la lana del tejido mediante lavado, se seca y se termofija. Ahora bien, este método sólo permite teñir en matices unidos pálidos u obtener efectos de mezclilla en los que el poliéster queda mucho más claro que la land. Los ensayos industriales que se han realizado en la máquina Pad-Rol1 han dadmo buenos resultados sobre gabardinas de estambre/Nylon-Helanca(~) para prendas de esquiar. También se pueden teñir mezclas de lana con fibras poliacrilnitrílicas empleando colorantes básicos seleccionados y colorantes para lana. El Cibafasol C impone ciertas limitaciones en la selección de los coltorantes, pues algunos que ,contienen, por ejemplo, agentes tensoactivos, influencian desfavorablemente la estabilidad del sistema difásico. Ofrece también ciertas dificultades en la ajplicación de los colorantes cromatables en una sola etapa, fulardando con solucihn difásica conteniendo, además de1 colorante y el espesante, una cantidad apropiada de cromato alcalino. Los tra+bajos que hemos emprendid,~ tendentes a vencer estas dificulta'des, nos han permitido poner a punto una nueva marca: el Cibafasul AS. Al ser disuelto en agua fría o caliente. se forma inmediatamente un ., sistema difásico con aspecto de emulsión lechosa mucho más estable que en el caso del Cibafasol C. A temperaturas más elevadas el coacervato desaparece, siendo indispensable efectuar el fulardado a temperatura ambiente. Los baños dme fularda,do se preparan muy fáci'lmente: no rq necesario controlar con el microscopio si la separación en 2 fases se ha efectuado correctamente porque siempre tiene lugar. Los agentes tensoactivos, los ácidos y 110s electrolitos, no influyen prácticamente en el sistema difásico. El baño de fulardado debe contener, a,demás del colorante, - Cibafasol AS - un espesante estable en medio ácido, por ejemplo un derivado de la harina de algarroba - agua - eventualmente un agente solubilizante en los casos en que se empleen grandes cantidades de colorante - ácido acético (10 - 12 ml/l de áci'do acético 80 % para los coIoraates Cibaián(~), Lanacrón(~), Bencilo(~) y AEizarina sólidos (pH 3,s aprox.) y 3-6 ml/l para, los colorantes CibacrÓn(~) @H 4-5). En los ensayos, muy prometedores, que hemos efectuado sobre pelhado de lana, se ha podido comprobar que unas marcas determrnad~s de Negros cromatables se pueden aplicar según el procedimiento Cibafasol en una sola etapa fulardando con una solución difásica que contenga, además de los aditamentos corrientes y de un agente solubilizante, una cantidad suficiente de fluoruro de cromo y ácido fórmico. Aún podríamos extendernos mucho más sobre los diversos aspectos y la importancia de este nuevo procedimiento de aplicación lleno de promesas, pero el tiempo apremia y no quiero a'busar más de su amalble atención. Sólo deseo añadir que CIBA, que no escatima, esfuerzos en la investigación, ha contribuído, en este caso concreto, de modo decisivo ,a la solución del problema de la tintura de la lana a la continua. (R) = marca registrada. - - JAIME BOT Y ARENAS San Ginés de Vilasar (Barcelona) APARATOS PARA COMPROBACION Y ENSAYO para hilados, tejidos, papeles, cartones, cueros, cordeles, alambres, caucho, plásticos, pinturas, aceites, etc. etc. Aparato PILLINGTEST Ref. 334 - para investigar la propensión de los teiidos a formar "pilling", pudiendo utilizarse asimismo como ABRASIMETRO de ensayos ligeros de abrasión. Aparato COESTEX Ref. 336 - para determinar la COESION del ligamento de un tejido, o sea la distorsión que pueden experimentar sus hilos al sufrir una fricción. Norma ASTM D 1336-54 T.!