Optimización e influencia de las variables en el blanqueo de la lana con oxidantes y reductores por el método de fulardado-vaporizado.

TRABAJOS DE INVESTIGACION Op imización e in luencia de las a iables en el blanqueo de la lana con oxidan es y educ- o es po el mé odo de ula dado- apo izado po los D es. J. Cega a y J. Gacén Ins i u o de In es igación Tex il, Escuela Técnica Supe io de Ingenie os Indus iales Ta osa (España] 1. In oducción El p esen e es udio es una con inuación de las in es igaciones e ec uadas po los au o es en el campo del blanqueo de la lana po el mé odo de ula dado- apo- izado (l), (2), (3). Los aspec os que se han p e endido analiza han sido: 1. De e mina una ecuación que elacione las ca ac e ís icas de la ib a blanqueada con las a iables del p oceso, pa a halla las condiciones óp imas de és e, o sea, ob ene el mejo g ado de blanco con la mínima deg adación de la ib a. 2. Qué posibilidades exis en de blanquea la lana po es e mé odo, emplean- do pe óxido de hid ógeno en medio alcalino o ácido y bisul i o sódico, a empe- a u as supe io es a 100° C, a in de ob ene un mejo e ec o de blanqueo. 2. Plani icación de las expe iencias y ecuaciones de espues a Pa a pode ob ene los alo es necesa ios que pe mi iesen el es udio del p o- blema, se han plani icado las expe iencias de acue do con la codi icación exis en e pa a es ablece un plan cen al compues o de ipo o a ional (4). Los a iables y los ni eles del plan apa ecen en las ablas 1 y 11. TABLA 1 Blanqueo con pe óxido de hid ógeno Va iables Ni eles -1.682 .-1 O +1 +1.682 Tempe a u a (OC) (X,) 102 104 107 110 112 Concen ación de pe- óxido de hid ógeno (Vol 011) (X,2) 5,5 6,5 8 9,5 105 Tiempo de apo izado (min.) (X,) 6 7 8,5 10 11 TABLA 11 Blanqueo con bisul i o sódico - Va iables Ni eles -2 -1 o 1 2 Tempe a u a (OC) (X,) 104 107 110 113 116 Concen ación (g/l) (X2) 10 20 30 40 50 PI-~[ (xs) 4,s 5 5,5 6 6,s Tiempo de apo izado (min.) (X4) 4 6,5 9 11,5 14 Las combinaciones de las a iables o alizan ein e expe iencias po cada blanco oxidan e y ein a y una pa a el blanqueo educ o . La ecuación de espues a ha sido ep esen ada bajo la o ma de un polinomio de segundo g ado, con es a iables pa a el blanqueo oxidan e y cua o pa a el educ o . El cálculo de la ecuación de espues a, el análisis es adís ico y el ajus e de la ecuación de espues a a los alo es expe imen ales se e ec uó con un com- pu ado UNIVAC 1107, según el p og ama BMDO 3R (5) pa a las eg esiones li- neales múl iples. La de e minación del alo óp imo, se e ec uó po el mé odo de de i adas pa ciales (6). Las ecuaciones de espues a nos han pe mi ido es udia la in luencia de las a iables del p oceso, a iables independien es, sob e las ca ac e ís icas de la ib a blanqueada. Como ca ac e ís icas es udiadas enemos: Blanqueo oxidan e: G ado de blanco m), Indice de ama illo (Y.I.), Solubili- dad alcalina (A.S.), Cis ina- cis eína (Cys), Acido cis eínico (A. Cys.), Resis- encia S elome e (R). Blanqueo educ o : G ado de blanco (W), Indice de ama illo (Y.I.), Cis eína (Cs), Resis encia S elome e (R). 3. Expe imen al Se empleó peinado de lana me ina española de 21 p, p e iamen e la ada. Las ca ac e ís icas ue on: -2- TABLA 111 Pa ime os de lana no a ada ........... Solubilidad alcalina (yo) 13,6 .......... Solubilidad u ea-bisul i o (yo) 25,7 ......... Con enido de cis ina-cis eína (0/,) 11,5 ........... Con enido de cis eína (yo) 0.13 .......... Con enido de ácido cis eico 0,22 ............ G ado de blanco (yo) 48,1 ........... Indice de ama illo (yo) 51 ........ Resis encia S elome e en seco (g/ ex) 11,21 ...... Resis enciaS elome e enhúmedo (gl ex). 8,86 Como agen e oxidan e se empleó pe óxido de hid ógeno; en el blanqueo en medio alcalino se usó el Es abilizado C como egulado del pH y Mojan e RPD como humec an e, mien as que en medio ácido se empleó Lu ib ol W y Nekanil LN pa a ines simila es. En el blanqueo educ o se empleó bisul i o sódico R.A. y Mojan e RPD, ajus- ándose el pH con hid óxido sódico y ácido sul ú ico. La imp egnación y escu ido de la ma e ia se e ec uó en un ula d y el apo- izado se lle ó a é mino en un disposi i o que cons a de una cáma a de apo i- zado de ace o inoxidable pa a dispone la ma e ia; en cuyo ondo lle a los e - mopa es que pe mi en e ec ua una ano ación cada 5 segundos; las pa edes de la cáma a son aguje eadas pa a pe mi i el paso del apo y an-p o islas de disposi i os de admisión del apo y salida del condensado. El conjun o de apo- izado iene una en ol en e pa a se aislado é micamen e del ex e io . La ma e ia empaque ada se some ió a la acción del apo du an e el iempo y a la empe a u a co espondien es a cada expe iencia. Pos e io men e se la ó, neu alizó y secó a empe a u a ambien e. Las de e minaciones de las di e en es ca ac e ís icas de la lana blanqueada según hemos indicado, ue on e ec uadas con a eglo a los mé odos es ablecidos en abajos p e ios (l), (2), (3). 4. Resul ados Los esul ados de es os ensayos se mues an en las ablas IV. V y VI. Al compa a los esul ados de las ablas IV y V, puede ap ecia se que el e ec- o de blanqueo conseguido al ope a con agua oxigenada en medio ácido. es in e- io al log ado en medio alcalino, p oduciéndose en la lana g ados de al e ación simila es; po ello se deses imó el sis ema en medio ácido y no se discu i á pos e- io men e. 5. Ecuación de espues a y análisis es adís ico El plan eamien o y esolución de una eg esión múl iple lineal, con el com- pu ado UNIVAC 1107, ha dado los siguien es esul ados: TABLA Ia Blanqueo con pe óxido de hid ógeno (medio alculino) Pe dxido de 'I'e npe Solubil~dad alcalina Re~i~ encia en Ensayo Tlempo hid dgeno alu a W Y. 1 (Oí0) C s ina- k eina ("1.j Acido cisleico (O!,) húmedo n.O m n. (~01.011) ("C) Expe . Ajus . Expe . Ajus Expe . Aius . Expe Ajus . Expe . Ajus . Expe . Ajus . -- - -- -- 1 7 6,s 104 35,06 34,67 28,52 27,86 40,5 40,5 10,07 10,lO 2,76 2,70 7,90 7,63 2 10 6,s 104 35,11 34,49 29,29 28,86 41,3 40,4 9,62 9,74 3,03 3,13 7,26 7,41 3 7 9,5 104 33,08 32,49 28,25 27,57 44 46,9 9,44 934 3,04 3,02 7,60 737 4 10 9,5 104 35,07 34,43 32,29 31,lO 57,8 58,3 9,13 9,04 3,69 3,56 635 6,88 5 7 6,5 110 35,62 35,77 31,41 31,83 40,3 39,2 9,76 9,88 3,lO 299 7,94 7,84 6 10 6,5 110 37,18 37,42 34,37 34,43 57,7 54,l 9,52 9,44 3,75 3,56 6,66 6,62 I 7 7 9,5 110 34,76 34,85 30,62 30,23 48,s 48,3 9,23 9,15 4 3,66 7,92 7,70 8 10 9,s 110 38,61 38,61 35,35 35,37 65,6 65,3 8,58 8,58 4,5 4,34 5,80 6,OO 1 9 6 8 107 32,37 32,61 26,94 27,39 40,2 37,9 9,88 9,79 2,86 3,07 7,96 8,16 10 11 8 107 35,19 35,60 31,91 32,50 57,4 59,7 8,96 9,OO 3,89 4,OO 6,92 6,56 11 8,s 5,5 107 35,76 35,91 30,47 30,48 34,l 37,7 10,07 9,96 2,47 2,51 7,66 7,65 12 8,s 10,5 107 34,62 35,09 30,03 31,02 61 59,l 8,7 8,76 3,15 3,43 7,22 7,08 13 8,s 8 102 32,96 34,16 26,93 28,45 38,3 40,6 9,93 9,84 3,21 3,17 7,lO 7,03 , 14 8,s 8 112 39,O 38,56 35,65 35,32 46,4 53,O 9,23 9,27 3,69 4,06 6,54 6,48 15 8,s 8 107 36,76 35,11 30,85 30,30 46,2 46,s 9,24 9,48 3,69 3,45 7,14 6,57 16 8,s 8 107 34,9 35,ll 29,27 30.,30 42,9 46,s 9,33 9,48 3,34 3,45 6,44 6,57 17 8,s 8 107 34,34 35,ll 30.,18 30,30 45,l 46,5 9,52 9,48 3,25 3,45 6,80 6,57 18 8,s 8 107 35,15 35,ll 31,24 30,30 51,3 46,5 9,7 9,48 3,42 3,45 6,80 6,57 19 8,s 8 107 34,61 35,ll 29,9 30,30 48,4 46,s 9,63 9,48 3,41 3,45 6,36 6,57 20 8,s 8 107 35,17 35,ll 30,78 30,30 53,7 46,s 9,45 9,48 3,67 3,45 6,14 6,57 TABLA V Rlanq eo con pe óxido de hid ógeno (medio ácido) Pe oxldo de Solubil dad alcal na Acido c s eico Ensayo Tlempo hid dqeno Tempe a u a W Y. I Cis ina-Cis eina ("I.) (*lo) n.O min. (Vol. O/lj (OC) Expe . Ajus . Expe . Ajus . Expe . Ajus . Expe . Ajs s . Expe . Ajus . - - 1 7 6,s 1 04 40,5 40,5 34,3 35,O 30,4 28,4 9,70 9,87 2,6'6 2,53 2 10 65 104 40,4 40,3 34,7 34,9 39,6 41,8 937 937 2,92 2,87 3 7 9s 104 39,3 39,l 34,9 34,4 47,O 51,l 9,25 9,30 2,84 3 ,O2 4 10 9s 104 40,6 40,7 35,8 35,l 59,4 55,6 8,85 8,87 3,62 3,36 5 7 65 110 41,4 40,9 35,8 35,7 35,8 3'9,8 9,61 9,68 2,82 2,96 6 10 6,s 110 42,l 42 36,5 373 64,2 60,3 9,37 9,38 3,46 3,18 7 7 9s 110 40,2 39,9 36,4 36,4 59,3 57,3 8,78 8,87 3,49 3,43 I i 8 1 O 93 110 43 ,O 42,7 39,2 39 66,6 68,9 8,56 8,44 339 3,63 1 9 6 8 107 39,3 39,7 34,4 343 42,6 40,3 9,97 9,78 2,67 2,53 10 11 8 10'7 41,9 41,9 37,l 36,5 59,2 61,l 9,09 9,17 2,72 2,99 11 8,s 53 107 41,O 41,3 36,7 35,7 41,2 41,l 9,87 9,76 2,86 2,99 12 8,s 10,5 107 40,6 40 36,O 36,4 67,s 67,2 8,49 8,50 3,78 3,78 13 83 8 102 39,2 39,2 34,l 34,O 35,l 34,9 939 9,46 2,78 2,89 14 8,s 8 112 40,6 41,2 37,9 37,8 55,5 553 8,98 8,95 3,43 3,48 15 8,s 8 107 39,7 3'93 35.2 33,6 46,s 45,l 937 937 3 ,O2 2,96 16 8,s 8 107 41,2 393 34,l 33.6 43,8 45,l 9,61 9,57 3,Ol 2,96 17 8,s 8 107 38.9 393 33.0 33,6 41,6 45,l 9,26 937 2,86 2,96 18 8,s 8 107 39,9 393 32,9 33.6 44,2 45,l 9,44 937 2,85 2.96 19 8,s 8 107 39,O 39,s 33,9 33.6 47,3 45,l 9,72 9-57 2.95 2.96 20 8,s 8 107 38,4 395 32,7 33,6 47,l 45,l 9,75 937 3,lO 2,96 TABLA VI Tempe- Ensa o a u a Bi$s lji o s6dic-o Tiempo W Y. 1. Cis eina ,O/ ) Resis encia sl ex. n.O 0C) El l PH min. Expe . Ajus Expe . A us . Expe . Ajas . Expe . Ajus . TABLA VI1 Blanqueo con pe óxido de hid ógeno (medio alcalino) Ecuaciones de espues a y signi icación de la eg esión COEFICIENTEsS DE lREGRESION Té mino Va iables dependien es Simbolo independien e Xl xz x2 xs x8 xl x, X~ xs X1 8 F I x8 - _ A- G ado de blanco W 7.1672 -9.4392 -10.6506 -11.6699 -16.0164 6.2948 4.9942 23.5585 10.1632 6.9871 7.3223 1 Indice de ama illo Y. 1. 7.1062 -9.7880 4.3218 -13.0379 -5.6572 7.2554 6.3310 28.0813 8.9019 -7.2541 12.2617 Solubilidad alcalina S.A. 0.4341 40.2089 35.6584 -1.3102 45.3024 31 .O528 1.3300 37.9907 31.4180 -36.9982 5.8351 Acido cis eico Ac Cis . 0.8937 -0.9573 -0.7813 -1.5894 1.4419 -7.6323 0.6823 1.2851 0.7435 1.9405 6.1627 Cis ina-cis eína Cis . 0.3829 0.5744 1.2279 -0.5884 -1.3186 -1.8688 0.2988 -1.5000 -0.3611 -0.9722 13.900 Resis encia R 59.7373 3.9175 -1.1925 -1.1266 0.1270 0.1270 0.0074 -0.0527 -0.0558 4.0047 6.890 TABLA VI11 Blanqueo con bisul i o sódico Ecuaciones de espues a y signi icación de la eg esión VARIABLES DEPENDIENTES G ado de blanco lndice de ama illo Cis eina Resis encia w Y. 1. C8 H Té mino independien e 10.174 -6.056 0.0347 -137.0684 X1 18.377 10.312 -0.681 2.52183 X.2 0.035 -0.997 0.044 -0.55225 X3 6.779 34.903 1 .O05 7.37606 X, 4.570 -0.944 -0.292 1.12849 x -8.464 4.609 0.063 -0.01266 Coe icien es de Xi -0.1 18 -0.534 -0.041 -0.00269 eg esión X3 -139.570 -244.424 1 .O77 -0.60568 X1X2 -0.053 1.065 -0.021 0.00506 XlX, 9.735 -5.556 -1.529 -0.00458 XlX, -1.660 1.841 0.154 -0.00458 XzX3 2.212 -1.963 0.200 0.02937 X'ZX, -0.773 2.150 8.160 0.00162 X3X4 -31.333 -18.522 3.595 4.11350 Signi icació ~ de la eg esión 3.1775 3.1574 6.1821 3.370 Tan o po el alo de la signi icación de la eg esión, como po el ajus e de los alo es eó icos a los expe imen ales, éanse ablas IV, V y VI, podemos indi- ca que en odos los casos ensayados ha sido posible encon a una ecuación de espues a que pe mi e de e mina el alo de las di e en es a iables dependien es, g ado de blanco, índice de ama illo, solubilidad alcalina, e c., en unción de los pa áme os del p oceso de blanqueo. Los esul ados del análisis de la supe icie de espues a po el mé odo de las de i adas pa ciales pa a localiza la posible exis encia de un pun o óp imo, máxi- mo o mínimo, pueden ap ecia se en las ablas IX y X. TABLA M Blanqueo con pe óxido de hid ógeno Análisis de la supe icie de espues a -- Va iables independien es Va iables Pun o de e minado X, x2 X3 dependien es Valo ca ac e ís ico Min. Vol. 011 OC G ado de blanco (yo) Mínimo 33,5 9,90 10,95 99,95 Indice de ama illo (01,) Míni-máx 27,7 7,63 5,92 100,98 Solubilidad alcalina (O/,) Míni-máx 35,2 2,94* 6,94 110 Acido cis eico (j ,) Mini-máx 2,8 2,92* 9,20 103 Resis encia (húmedo) (9/ ex) Míni-máx 10,3 5,33 2,92* 106,5 ue a del campo expe imen al * Valo en ue a del cainpo expe imen al. -8- TABLA X Blanqueo con bisul i o sódico Análisis de la supe icie de espues a Va iables independien es Va iables Pun o de e minado XI X2 x3 x, dependien es Valo ca ac e ís ico OC g/l pH min. G ado de blanco No exis e - - - - Indice de amadlo Máximo 36,70 107,8 8,20 5,8 2,27* Cis eina No exis e - - - - Resis encia Máximo 9,49 1 O0 18,2 5,29 9,&3 * Valo ue a del campo expe imen al. e Los alo es de las condiciones ope a o ias que dan un pun o signi ica i o con alo es ue a del campo expe imen al, deben de acep a se con ese a; po o a pa e, los alo es de los minimax signi ican que pa a unas a iables el pun o alcanza un alo máximo y pa a o as mínimo, po lo que no pueden conside a se como muy in e esan es desde un pun o de is a de su aplicación. 6. Discusión y conclusiones Median e la aplicación de las ecuaciones an e io es, se ha podido es udia la e olución de cada una de las a iables independien es en los p ocesos de blanqueo. Los esul ados ob enidos pueden suma iza se como sigue. 6.1. Blanqueo con pe óxido de hid ógeno El aumen o de la empe a u a de apo izado po encima de los 120° C iende a disminui el e ec o de blanqueo, po aumen a los alo es de W y Y.I. Ello nos indica que hay que desca a el apo izado a empe a u as más ele adas pa a me- jo a la calidad del blanqueo. Si se adop a la empe a u a de 102O C, la in luencia de la concen ación del pe óxido de hid ógeno sob e el g ado de blanco (W), de- pende del iempo de apo izado ya que pa a 8 minu os, el g ado de blanco se mejo a al aumen a la concen ación del pe óxido de hid ógeno, mien as que pa a 12 minu os sucede lo con a io; po o a pa e, el aumen o de la concen ación de agen e oxidan e, p oduce un aumen o del g ado de ama illo pa a iempos de apo izado comp endidos en e 8-12 minu os; como quie a que ambos enómenos in luyen en la calidad del blanqueo. debe de encon a se un alo de comp omiso. Además, como la concen ación de pe óxido de hid ógeno iene una in luencia impo an e sob e el g ado de al e ación de la ib a, es necesa io encon a un alo que dé el máximo e ec o de blanqueo con un g ado de al e ación acep- able. La in luencia del iempo de apo izado a la empe a u a de 102O C, depende de la concen ación de pe óxido de hid ógeno empleada, ya que cuando se usan concen aciones de 6 ol/O/l, el aumen o del iempo de apo izad6 de 6 a 12 mi- nu os. aumen a el e ec o de blanqueo, mien as que al usa concen aciones, más ele adas, si bien se consiguen mejo es g ados (W), el ama illeamien o dc la lana aumen a y el e ec o global de blanqueo puede disminui .