Acción del Laurilsulfato Sódico en el blanqueo de la Lana con Peróxido de Hidrógeno en medio ácido.

Acción del Laurilsulfato Sódico en el blanqueo de la Lana con Peróxido de Hidrógeno en medio ácido. J. Cegarra (11, J. Gacén (2) y M. Caro (3) O. RESUMEN , Se ha estudiado la influencia de un tratamiento con laurilsulfato sódico a diferentes pH en los parárnetros de las lanas blanqueadas posteriormente con peróxido de hidrógeno en medio ácido, empleando como estabilizados el Prestogen W. Se ha observado que el pretratamiento a los diferentes pH conduce a lanas más blancas, con menor contenido en ácido cistéixo y con mayor solubilidad en álcali que la lana no tratada.y blanqueada en las mismas condiciones. El blanqueo de la lana en una solución de peróxido de hidrógeno en medio ácido en presencia de Prestogen W a la que se ha incorporado laurilsulfato sódico, ocasiona variaciones en el mismo sentido pero más pronunciadas que las que se derivan de la aplicación de un pretratamiento con laurilsulfato sódico y posterior blanqueo. O. RESUME On a étudié I'influence d'un traitement avec du laurylsulfate de sodium A différents pH sur les parametres des laines blanchies postérieurment avec du péroxyde d'hydrogene en milieu acide, en utilisant Prestogen W comme stabilisateur. On a observ6 que le prétraitement aux différents pH mene A des laines plus blanches, une teneur en acide cystéique plus petite et avec une plus grande solubilité alcaline que la laine non-traitée et blanchie dans les rnernes conditions. Le blanchirnent de la laine dans une solution de péroxyde d'hydrogene en miiieu acide en présence de Prestogen W A laquelle on a additionne du laurylsulfate de sodiurn, occasionne des variations dans le meme sens mais plus pronocées que celles qui se dérivent de I'application d'un prétraiternent avec du laurylculfate de sodiurn et blanchiment postérieur. (1) Dr. Ing. José Cegarra Sánchez. Director del Instituto. Catedrático de «Tintorería» de la E.T.S.I.I. de Terrassa. (2) Dr. Ing. Joaquín Gacén Guillén. Sub-Director del Instituto. Catedrático de «Polímeros Textiles)) de la E.T.S.I.I. de Terrassa. (3) Ing. T. Montserrat Caro Silanes. Laboratorio de Polímeros Textiles del Instituto. BOL. INTEXTAR, 1983, NP 84 73 O. SUMMARY The influence of a treatment with sodium Oaurylsulphate, at different pHs, on the parameter of wools bleached susequently with hydrogen peroxide in an acidic medium has been studied, usign Prestogen $N as a stabilizer. Vhe pretreatment at different pH renders whiter wools with less content of cysteix acid and more alkali solubility than untreated wooi bleached in the same conditions. Wool bleaching, in a solution of hydrogen peroxide in an acidic medium in presence of Prestogen W, to which sodiul laurylsulphate was added, gives rise to similar variations, although more marked than those derived from the application of a pretreatment with sodium laurylsulphate and a subsequent bleaching. INTRODUCCION En un trabajo anterior (1 1, los autores han estudiado la acción que ejerce la presencia de laurilsulfato sódico (SLS) en un baño de blanqueo con peróxido de hidrógeno en medio aicalino en las propiedades de las lanas blanqueadas, habiéndose observado que la aplicación del SLS en un pretratamiento no modifica la blancura de la lana blanqueada y ocasiona una disminución del contenido de ácido cistéico. Por otra parte, la incorporación del SLS al baño de blanqueo, produce una mejora del blanco, a la vez que protege el enlace disulfuro. Como continuación del tema iniciado, se ha creido interesante efectuar un estudio similar sobre Pa acción del SLS en el blanqueo de la lana con peróxido de hidrógeno en medio ácido, ya que, teniendo en cuenta el supuesto mecanismo de actuación del SLS, cabe esperar que la aplicación de este producto en el pretratamienPo podrá ser retenido con mayor facilidad por $a fibra en el blanqueo a pH ácido (1). Ello ocasionaría un mayor aumento de 3a carga negativa neta de la proteína y en consecuencia, un acceso más difícil del Yón HO; blanqueante a0 enlace disulfuro y, por tanto, una major protección de éste. Finalmente, se considera tambien interesante conocer si, como sucede en el blanqueo en medio alcalino, la incorporación de SLS al baño de blanqueo permite conseguir una mejora de la blancura de la lana y una protección del enlace disulfuro, a través de una posible interacción de naturaleza hidrofóbica entre la lana y el tensioactivo aniónico. 2. EXPERIMENTAL 2.1. Materia Se empleó un peinado de lana australiana suministrado por el Centro Técnico del IWS (Ilkley), algunos de cuyos parámetros se indican a continuación: Finura, 21,9; tenacidad, 17,7 gltex; alargamiento a la rotura, 50,7%; solubilidad en álcali, 14,4%; solubilidad en urea-bisulfito, 50,2%; contenido de ácido cisteico, 0,26%; pH del extracto acuoso, 7,5; y grado de blanco o valor W, 39,5. 2.2. Productos químicos - Lauril sulfato sódico (reactivo análisis BDH). - Peróxido de hidrógeno (200,volO/I, aproximadamente del 50% en peso) (Foret). - Prestogen W (Basf). - Kieralon DL (Basf). BOL. INTEXTAR, 1983, N!' 84 2.3. Pretratamiento de la lana con laurilsulfato sódico La lana se trató con una solución 0,07 M de lauril sulfato sódico (relación de baño 1/40), previamente ajustada al pH elegido, durante 1 h. a 50°C. A lo largo del tratamiento se procedió a agitaciones periódicas y transcurrido el tiempo indicado, la materia se escurrió en condiciones tales que retuviese el 80% de su peso. Un pretratamiento del mismo tipo a los diferentes pH (3,4, 5 y 6) pero en ausencia de SLS fue realizado también a efectos de individualizar la acción de este producto. 2.4. Tratamiento de blanqueo Después de escurrida, la lana pretratada en las condiciones que se indican, se blanqueó, sin mediar un tiempo de resposo, en una solución de peróxido de hidrógeno de 2 vol O '1 (relación de baño 1540) que contenía 3,1 g/l de Prestogen W, ácido clorhídrico u hidróxido sódico para ajustar el pH a los valores deseados y 0,5 gll de Kieralon DL. El tratamiento de blanqueo se inició a 50°C y después de introducir ia materia, la temperatura se aumentó a 65OC y se mantuvo en estas condiciones durante 2,5 horas. 2.5. Determinación del efecto de blanqueo El control de los baños de blanqueo se realizó según se indica en un trabajo anterior (2). La degradación de la lana producida por el blanqueo se cuantificó a través de la solubilidad en álcali (3) y del contenido de ácido cisteico 24). El grado de blanco se midió de acuerdo con la técnica descrita anteriormente (5), siendo importante indicar que cuanto mayor es el valor W, menos blanca es la lana. 3. RESULTADOS 'Y DISCUSION 3.1. Influencia de los pretratamientos con laurilsulfato sódico en los par&- metros de las lanas blanqueadas. En la Fig. 1 se han representado los valores de los parámetros de las lanas pretratadas a diferentes pH, en presencia o ausencia de SLS, y despyés blanqueadas con peróxido de hidrógeno, según se ha indicado en la parte experimental. También se ha procedido al blanqueo de la lana no pretratada. De este modo se ha podido individualizar la acción producida por el SLS en el pretratamiento y conocer la influencia de éste en los parámetros de las lanas blanqueadas. Como sucedía en un estudio anterior (1 1, la blancura de las lanas blanqueadas no resulta modificada por ia aplicación del pretratamiento sin SLS, ya que es prácticamente igual a la de la lana no tratada y blanqueada en las mismas condiciones. Por el contrario, la presencia de SLS en el baño de pretratamiento conduce a lanas blanqueadas de mayor blancura, pudiéndose estimar que el valor W experimenta una mejora del orden de dos unidades, independientemente del pH del pretratamiento. El valor de la solubilidad en álcali de las lanas pretratadas sin SLS y blanqueadas es similar al de la lana no tratada blanqueada y prácticamente independiente del pH del pretratamiento. También se observa que un pretratamiento a pH 3 con SLS conduce a una solubilidad en álcali mayor que la de la lana no tratada blanqueada y que los pretratamientos a pH superiores a 3 no la modifican significativamente. Por otra parte, la presencia del tensioactivo aniónico en el baño de pretratamiento conduce a lanas blanqueadas de solubilidades alcalinas superiores a pH bajos (3 y 4) e iguales a pH altos (5 y 6) que aquellos que se presentan cuando las lanas se han pretratado sin este producto. Las mayores solubilidades a pH 3 y 4 pueden ser debidas a las mayores solubilidades alcalinas de las lanas que, sin someterlas a un blanqueo BOL. INTEXTAR, 1983, N? 84 75 BOL. INTEXTAR, 1983, N? 84 postgior, han sido pretratadas con SLS a los mismos pH. Ello está de acuerdo con los valores de Meichelbeck y Knittel (6) y los de Finnimore y Knott (71, quienes han indicado que el SLS cataliza la hidrólisis ácida de la lana, según se deduce del aumento de la solubilidad en álcali o del contenido de grupos amino terminales que resulta del tratamiento de la lana con SLS en condiciones próximas a las de tintura. El contenido de ácido cisteico de las lanas blanqueadas después de pretratarlas a diferentes pH sin SLS no cambia con respecto al de la lana no tratada blanqueada, ya que las oscilaciones en más o en menos no pasan de 0,07 unidades porcentuales. Por otra parte, el contenido de este aminoácido en las lanas blanqueadas después de pretratarlas con SLS es siempre inferior al de las lanas pretratadas a los mismos pH en ausencia del tensioactivo aniónico y después blanqueadas siendo significativas las diferencias correspondientes a los pH más ácidos. De lo indicado se puede deducir que los pretratamientos sin SLS a los pH indicados no producen una variación apreciable de los parámetros químicos con respecto a los de la lana no tratada blanqueada y que la presencia de SLS en el baño de pretratamiento se hace notar apreciablemente a pH 3, menos a pH 4 y prácticamente nada a pH 5 y 6. Ello podría interpretarse en el sentido de que a pH bajos se manifestaría la acción catalítica del SLS en el tratamiento ácido con el consiguiente aumento de la solubilidad alcalina de las lanas pretratadas y de las lanas prpTe ,+;idas y blanqueadas. Por su parte, el SLS se fijaría a pH bajos sobre los iones - NI .;de la lana ocasionando un aumento de la carga negativa neta de la proteina y dificultando el acceso del ión HO-, al enlace disulfuro. Al aumentar el pH del pretratamiento disminuiría la fijación del tensioactivo y la oportunidad de catalizar la hidrólisis de las cadenas polipeptídicas, lo que explicaría la casi total ausencia de diferencias en los parámetros químicos a pH 5 y 6. Finalmente se indica que, dado que una mayor fijación de SLS en el pretratamiento por la fibra ocasiona una mayor protección del enlace disulfuro durante el blanqueo posterior, se ha considerado el pretratamiento a pH 3 como el más adecuado para estudiar la influencia del pH del baño de blanqueo en las propiedades de las lanas blanqueadas. 3.2. Influencia del pH de blanqueo en los parámetros de las lanas blanqueadas pretratadas con lauril sulfato sódico En este apartado se ha estudiado la influencia del pH del baño de blanqueo en las propiedades de las lanas pretratadas con SLS. Los blanqueos se han realizado en las condiciones ya señaladas a diferentes pH (4, 4,5, 5 y 5,5), utilizando siempre la misma proporción de Prestogen W como producto estabilizador del baño de blanqueo y ajustando el pH mediante adiciones de ácido clorhídrico o de hidróxido sódico. Los tratamientos de blanqueo se han realizado sobre: 1) materia no pretratada 2) materia pretratada sin SLS 3) materia pretratada con SLS 4) materia no pretratada, blanqueada en un baño de peróxido que contenía SLS. La concentración de SLS en el baño de blanqueo correspondiente a 4) era la misma que en los baños de pretratamiento con este producto. El estudio de la influencia del pH de blanqueo en las propiedades de las lanas que resultan de los tratamientos indicados ha tenido como finalidad el conocer en qué medida esta variable del proceso puede influir en la mayor o menor acción del SLS durante la operación de blanqueo. Por otra parte, la adición de SLS al baño de blanqueo puede resultar interesante ya que una interacción de naturaleza salina o hidrofóbica entre este producto y la lana podría proteger al enlace disulfuro durante la operación de blanqueo. En las Fig. 2, 3 y 4 se ha presentado la evolución de los parámetros de las lanas BOL. INTEXTAR, 1983. N: 84 n 3 2 0 e 31 3 - ::ll pH 4 4.5 5 5.5 Fig. 2 Grado de blanco en función del pH del baño de blanqueo. 34 g 0 32 C . - d 0 e> " 30 B o w :< 28 'a 3 d 6 m 26 4 4.5 5 5.5 Fig. 3 Solubilidad en álcali en función del pH del baño de blanqueo. 78 BOL. INTEXTAR, 1983, N? 84 Q Sustrato 1 B Sustrato 2 A Sustrato 3 @ Sustrato 4 8 Sustrato 1 A Sustrato 2 A Sustrato 3 @ Sustrato 4 Fig. 4 Contenido de ácido cisteico en función del pH del baño de blanqueo. o Sustroto 1 A Sustroto 2 r Sustroto 3 A 4 Sustroto 4 4 4'5 5 5'5 blanqueadas, habiéndose efectuado los tratamientos por cuadruplicado y por duplicado la determinación de los parámetros de la materia resultante de cada uno de ellos. Cualquiera que sea el pH del baño de blanqueo dentro del campo experimental estudiado, el tratamiento previo con SLS o la presencia de este producto en el baño de blanqueo permite conseguir una mejora sustancial del valor W, del orden de 3 unidades, con respecto a tratamientos paralelos realizados en ausencia de este producto (comparación de los sustratos 1 y 4 de los sustratos 2 y 3). También se puede indicar que parece observarse una blancura ligeramente superior cuando el tensioactivo aniónico se aplica en el baño de blanqueo (comparación de los suatratos 3 y 4) y que, teniendo en cuenta el error experimental en la medida del valor W, la blancura de los cuatro sustratos estudiados se mantiene prácticamente indepewdiente del pH de blanqueo, a excepción quizá de la menor blancura que se observa en el sustrato 2 blanqueado a pH 4. - Para todos los pH estudiados, la presencia de SLS en la operaci6n de blainqzes, como consecuencia de la aplicación de un tratamiento previo o de ia 8~.lcoupc~ec&$n de este producto a la solución de blanqueo, conduce a un importante aumento de la solubilidad en álcali aumento que se hace más patente en el sustrato 4 que en eB sustrato 3 (comparación de los sustratos 4 y 4, y de los sustratos 2 y 33. También se observa que la sol~bi~i~ldu ~II JIL~II de ios s~istrdtos 3 y 4 disminuye al aumentar el pH del baño de blanqueo, lo cual podria estar rebscio3aci'jn ccrn 13 venor oportunidad que tiene el SLS de catalizar una hidrólisis &ida a medida qars aumenta el pH del baño de blanqueo. Por otra parte, la comparac!boa ds Oss vaiories de la solubilidad en álcali de los sustratos 3 y 4 pone de manifiesto el ataque apreciablemente mayor que experimenta la lana blanqueada con SLS incorporado al baRo de blanqueo, con respecto al de la lana pretratada con este producto y despcsks blanqueada. - Ld ConlpdrdLiOrl de los contenidos de ácido cisteico de los sustratos 1 y 4 y de 10s sustratos 2 y 3 pone de relieve el efecto claramente protector del SLS sobre el puente disulfuro, sobre todo cuando este producto se ha incorporado el baño de blawqueo, ya que en este caso se observan las mayores diferencias eso rsspects al aI.aP8miento paralelo en ausencia de SLS. De la evolución del contenido ds &ido eisssics se puede deducir que este parámetro permanece casi constante e! variar a6 pk! de! baño de blanqueo de los sustratos 3 y 4. - La mayor solubilidad alcalina de las lanas que se han blanqueado ew pressncia de SLS puede ser interpretada en el sentido de que la presencia del t~ns3oactPvo en el BOL. INTEXTAR, 1983, NP 84 7? baño favorece apreciablemente las reacciones que conducen a aumento de la solubilidad alcalina por acortamiento de la cadena polipeptídica, ya que de la menor disminución de la reticulación y de la menor variación de las propiedades ácido-base que se derivan del menor contenido de Cicido cisteico, cabría esperar una solubilidad en álcali menor que la de la lana no tratada blanqueada en las mismas condiciones. Por su parte, la mayor solubilidad en álcali y el menor contenido de ácido cisteico corresponden a las lanas en cuyo baño de blanqueo se ha incorporado SLS. Ello'parece lógico, pues la mayor concentración de SLS en la solución con respecto a cuando la presencia de este tensioactivo procede de la aplicación de un pretratamiento, puede facilitar más el acortamiento de la cadena polipeptídica y proteger más el enlace disulfuro. Los resultados de este estudio y los del estudio precedente (1 1, muestran que se pueden obtener mejores grados de blanco en la lana con menor ataque oxidante del puente disulfuro. Ha sido indicado que este enlace actúa como un cromóforo comunicado una cierta coloración a la lana y que el aumento del blanco de la fibra por la acción de peróxido de hidrógeno era debido, en parte, a una parcial destrucción de la cistina, hasta un cierto límite. Sin embargo, de acuerdo con los resultados de estos estudios, en donde se obtienen grados de blanco superiores y menor contenido de ácido cisteico, la opinión anterior no parece ser cierta, quedando abierta la pregunta de que otros tipos de reacciones intervienen para que la fibra de lana mejore su grado de blanco. - Finalmente cabe indicar que, atendiendo al valor W, a la solubilidad en álcali y al contenido de ácido cisteico, el blanqueo de la lana incorporando SLS al baño de blanqueo conviene realizarlo a pH 5,5. 3.3. Influencia de la concentración de peroxido de hidrógeno en las propiedades de las lanas blanqueadas en presencia de lauril sulfato sodico. Como quiera que la presencia de SLS en el baño de blanqueo parece mejorar la blancura de la lana, se ha creído oportuno estudiar la evolución del valor de W en función de la concentración de peroxido a efectos de conocer si con una menor proporción de agente blanqueante se podrían conseguir similares efectos de blanqueo. La Tabla I recoge los resultados de estas experiencias, pudiéndose observar que: 11 Tanto en ausencia como en presencia de SLS, el valor W de las lanas blanqueadas se mantiene constante para las concentraciones de peróxido de hidrógeno comprendidas entre 1 y 2 vol. 011. Por otra parte, la presencia de SLS en el baño de blanqueo conduce a una mejora de dos unidades en el valor W, cualquiera que sea la concentración de peróxido en el baño. 2) Al disminuir la concentración de peróxido de hidrógeno en el baño de blanqueo, disminuye ligeramente la solubilidad en %Icali de las correspondientes lanas blanqueadas tanto en presencia como en ausencia de SLS. También se observa que las lanas blanqueadas en presencia de este producto presentan una solubilidad en álcali superior en 2-3 unidades a la de las blanqueadas sin incorporar SLS al baño de blanqueo. 3) A medida que disminuye la concentración de peróxido de hidrógeno, lo hace también el contenido de ácido cisteico. Para una misma concentración, los menores valores corresponden a la lana blanqueada sin añadir SLS al baño, aunque las diferencias se hacen imperceptibles a concentraciones inferiores a 1,75 vol 011. 4) Las lanas blanqueadas en una solución de 3 vol 011 poseen la misma blancura, menor solubilidad en álcali y menor contenido de ácido cisteico que las blanqueadas con soluciones de superior concentración. 80 BOL. INTEXTAR, 1983, N? 84 4. CONCLUSIONES 1) La aplicación de un pretratamiento con laurilsulfato sódico a pH 3 conduce a que la lana blanqueada con peróxido de hidrógeno en medio ácido mejore apreciablemente en su grado de blanco y en el contenido de ácido cisteico, y presente una solubilidad en álcali superior con respecto a la lana no pretratada y blanqueada en las mismas condiciones. 2) El blanqueo de la lana con peróxido de hidrógeno en medio ácido incorporando laurilsulfato sódico al baño de blanqueo proporciona también una materia más blanca, con menos contenido de ácido cisteico y una mayor solubilidad en álcali que la que resulta de la aplicación de un blanqueo convencional en las mismas condiciones. 3) Las lanas blanqueadas en una solución de 1 vol 011 presentan menor solubilidad en álcali y menor contenido de ácido cisteico que lanas de la mismas blancura blanqueadas en soluciones más concentradas. 4) El blanqueo de la lana incorporando laurilsulfato sódico al baño conviene reaiizarlo a pH 5,5 atendiendo al valor W, a la solubilidad en álcali y al contenido de ácido cisteico. AGRADECIMIENTOS Los autores de este trabajo agradecen a la Wool Foundation la ayuda económica aportada para su realización y a la Srta. M? Carmen Escamilla su ayuda en el trabajo experimental. BIBLIOGRAFIA (1 Gacén, Cegarra y Caro. Actas del VI Congreso Internacional de la Investigación Textil Lanera. Vol. 5. Pretoria. Agosto-Septiembre 1980. (2) Cegarra, Ribé y Gacén, J.S.D.C., 80 (Marzo 1964) 123. (3) I.W.T.O. Comité Técnico, Venecia (1964). (4) I.W.T.O. Comité Técnico, Rapport nP 10 Cannes (1957). (5) Cegarra y Gacén, J.S.D.C., 94 (Marzo 1978) 86. (6) Meichelbeck y Knittel, I.W.T.O. Rapport nP 9 Mónaco (1972). (7) Finnimore y Knott, I.W.T.O., Rapport nP 7, Mónaco (1980). BOL. INTEXTAR, 1983, NP 84 81