Imbibición de agua por la lana en funcion del pH.

lMBlBlClON DE AGUA POR LA LANA ENFUNCION DEL pH J. GwBn. D. Capela e L Gw9n IMBlBlClON DE AGUA POR LA LANA EN FUNCION DEL pH J. Gachn*, D. Cayuela" e l. Gachn*** 0.1. RESUMEN El porcentaje de retención de agua por imbibición por parte de la lana presenta valores mínimos en el punto isoiónico (4,9) y en sus zonas ácida y alcalina próximas. La capackiad de imbibicón aumenta considerablemente a pH fuertemente ácidos y mucho más a pH fuertemente alcalinos. Palabras clave: lana, punto isoióniw, imbibición, pH. 0.2. Summary. WATER 1NHIBITION BY WOOL AS A FUNCTlON OF pH The porcentage of water retained due to inhibition by wool fibre give minimum values for isoionic point (4.9) and in the acid and alkaline zones. The inhibition capacity increases considerably for strong acid pH values and much more for strong alkaline pH values. Key words: wool, isoionic point, inhibition, pH. 0.3. Résumé.lMBIBITION D'EAU PARA LA LAlNE EN FONCTlON DU pH Le pourcentage de rdtention d'eau par imbibition de la part de la laine présente des valeurs minimales au niveau du point isoionique (4,9) et dans ses parties acides et alcalines proches. La capacité d'imbibition augmente considérablement a pH fortement acides et beaucoup plus a pH fortement alcalins. Mots clé: laine, point iso-ionique, imbibition, pH. - Dr. Ing. Joaquln Gadn Guillbn. Catedratia de Universidad en el Departamento de IngenierlaTextil y Papelera (UPC). Responsable deuPollrneros Textiles'en la E.T.S.I.I.T. (UPC). Jefedel Laboratorio de "Pollrneros Textiles" del INTEXTER. ** Dra. en Cienaas Químicas, Diana Cayuela Marln.lnvestigadora de la Universidad Politécnica de Catalunva. en el Laboratorio de Pollrneros Textiles del INTEXTER. e.. Isabel Gacén. Becaria. Es bien conocido que los enlaces salinos, formados por interacción de un grupo catiónico localizado en la cadena lateral de un resto aminoácido (lisina, arginina) con un grupo anidnico ubicado en la cadena lateral de otro resto aminoácido, se presentan con su máxima intensidad cuando la lana se halla en su punto isoiónico (4.9). Estos enlaces salinos son destruidos en medio fuertemente ácido y alcalino como consecuencia de la protonación de los grupos -COOy de la desprotonación de los grupos -NH+, y guanidinio, respe~tivamentel-~). Precisamente, la rotura de los enlaces salinos explica el hinchamiento de la lana en un medio altamente dieléctrico como el agua, así como el mayor hinchamiento que esta fibra experimenta en soluciones ácidas o alcalinas3). Por otra parte sucede que, al ser la cohesión de las proteínas de la lana debida en parte a estos enlaces salinos, la absorción de ácido o de álcali reduce la cohesión entre cadenas polipeptídicas y es menor el trabajo necesario para producir en la fibra un alargamiento del 30%. Por otra parte, este trabajo presenta su máximo valor en las inmediaciones del punto isoiónico. Teniendo en cuenta el mayor hinchamiento que presenta la lana en medio ácido y alcalino, se ha creído interesante estudiar con detalle como evoluciona la capacidad de absorción de agua por imbibición en función del pH en el equilibrio en disoluciones de pH iniciales comprendidas entre 1 y 12. De este modo se espera aportar más datos a la influencia de los enlaces salinos a la energía de cohesión entre las cadenas polipetídicas de las proteínas componentes de la fibra de lana. 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1. Materia Se ha hecho uso de un peinado de lana merina (Surafrica) de 22 pm, con un pH del extracto acuoso igual a (73 y solubilidades en álcali y en urea-bisulfito del 13.3 y 43.4%, respectivamente. El contenido de ácido cisteico era del (0,19) % y del 0,30% el de cisteína. lMElElClON DE AGUA POR LA LANA EN FUNCION DEL pH J. Ga& D. Capela e l. Gaak, 2.2. Modo operatorio la lana se encuentra en equilibrio con una solución Se procedió inicialmente a ambientar la lana en una disolución diluida de ácido clorhídrico (0,001 M) durante 24 horas, con una relación de baño de 11100. La lana fue después lavada con abundantes cantidades de agua bidestilada hasta que transcurridas 24 horas después de introducirla en el Último baño de lavado no variaba el pH. De este modo resultó una materia ambientada en el equilibrio a un pH muy próximo al correspondiente a su punto isoiónico (4,8). Tras proceder a una centrifugación, la lana se seco al aire a temperatura ambiente4). Una muestra de 0.75 de lana ambientada fue sumergida en soluciones de pH comprendidas entre 1 y 12 a 22" C y hasta alcanzar el equilibrio. El tiempo de permanencia se fijó en 48 horas cuando se trataba de disoluciones ácidas y de 16 horas cuando eran alcalinas. La relación de baño fue de 11100 y los pH se ajustaron con disoluciones de ácido clorhídrico y de hidróxido sódico. El menor tiempo de ambientación en soluciones alcalinas tenía por objeto descartar cualquier tipo de ataque alcalino, pues es bien conocida la gran sensibilidad del enlace disulfuro a los álcalis. Transcurrido el tiempo correspondiente, se midió el pH de la disolución en equilibrio con la lana, se escurrió suavemente la muestra, y se centrifugó en una centrífuga Beckman durante 15 minutos (1 200g)~). Se pesó la muestra centrifugada (w,) y se secó en una estufa a 110°C hasta peso constante (~1). El porcentaje imbibición de agua fue calculado del siguiente modo: Imbibición (%) = - W2-W1 x 1 O0 Los ensayos se realizarán por triplicado. 3. RESULTADOS Y DlSCUSlON La Tabla 1 contiene los resultados obtenidos y la Fig. 1 su representación gráfica. En la Fig. 1 puede apreciarse que entre pH 4 y 10 el porcentaje de retención de agua por imbibición se mantiene prácticamente constante y en torno al 44,5%. También se observa que la imbibición aumenta fuertemente y casi linealmente cuando en el tramo ácido se pasa de pH 3 a pH 1, con una variación del 10%. Por su pafle, en el tramo alcalino se produce un aumento mucho más brusco en la imbibición de agua, ya que en un intervalo mucho más estrecho (pH 10 - 11.3) se produce la misma variación del 10%. También se puede destacar la mayor cantidad de agua embebida que se produce cuando alcalina de pH 11.9, puesto que significa un incremento del 60% con respecto a la imbibición en el intervalo de pH 4 - 10. Todo lo arriba indicado coincide en el sentido de que a la zona del punto isoiónico le corresponde la menor retención de agua por imbibición como consecuencia de que se establecen con su máxima intensidad los enlaces salinos entre grupos aniónicos y catiónicos de cadenas polipetídicas vecinas. La presencia de menos enlaces salinos a pH claramente ácidos o alcalinos conduce a una mayor imbibición de agua, confirmándose que la lana se hincha mucho más en medio alcalino que en medio ácido. TABLA 1 IMBlBlClON DE AGUA EN FUNCION DEL pH EN EQUILIBRIO pH eq Imbibición pH eq Imbibición ("h) ("/.) WeariUbcio FIGURA 1. Porcentaje de imbibición de agua por la lana en función del pH IMBlBIClON DE AGUA POR LA LANA EN FUNCION DEL pH J. GwBn, D. Cayueia e L Ga& 4. CONCLUSIONES 6. BlBLlOGRAFlA La absorción de agua por imbibición presenta 1. Sneakman y Hirst; Nature 127, .665 (1 931) valores mínimos en las inmediaciones del punto 2. Sneakman y Hirst; Trans. Faraday Soc., 29, 148 isoiónico (4.9). La cantidad de agua embebida (1 933) aumenta especialmente a pH fuertemente ácidos y 3. Sneakman y Stott; Trans. Faraday Soc., 30, 359 mucho más a pH fuertemente alcalina. (1 934) 4. Gacén, Cegarra, Caro y Puente; Bol. Intexter; 68,9 (1 976). 5. Brown; J.Soc Dyers and Col., January ,11 (1959) 5. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a la Sra. Escamilla Trabajo recibido en: 1995.02.1 4. (Ma Carmen) la ayuda prestada en la realizaci6n de Aceptado en: 1995.03.27. parte del trabajo experimental.