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Cap. 1: Conceptos Bsicos de la
Fisicoqumica y los Procesos
Tintreos
Ing. Carmen Uribe Valenzuela
FIQT-UNI Marzo 2015
FISICOQUIMICA
DE LOS PROCESOS TEXTILES
PIT 44
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Introduccin
El sector textil y confecciones es uno de los principales
generadores de trabajo, ms del
10% de la poblacin peruana depende en su
ingreso familiar de un puesto de trabajo ligado
directa o indirectamente en alguna de las
actividades relacionadas con el proceso
productivo.
En la econmica peruana el sector textil representa
15,7% del PBI manufacturero y
2,5% del PBI global.
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Introduccin
El proceso textil se fundamenta en:
Tratamiento de las fibras textiles con el fin de obtener los
hilos y tejidos.
Procesos tcnicos de fabricacin que se interrelacionan entre s
que van, desde la
obtencin de fibras qumicas a la confeccin.
Se distinguen 2 grandes subsectores:
Industria textil (hilatura, tejido, teido y acabado) Industria
de la confeccin
El curso se situar en los Procesos Tintreos.
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Pregunta 1:
Por qu me matricul en el curso
Fisicoqumica de los Procesos Textiles -
PIT 44?
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Fisicoqumica
En trminos generales decimos que es la parte
de la qumica que estudia:
Las propiedades fsicas y estructura de la materia.
Las leyes de la interaccin qumica y las teoras que las
gobiernan.
Predice y Controla el fenmeno qumico.
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Fisicoqumica
Estudia la
Influencia
de:
Presin
Temperatura
Concentracin
Estructura de la materia
Naturaleza de la materia
En las
Reacciones
Qumicas
-
Le
ye
s d
e la
Fis
icoqum
ica
Mtodo
Termodinmico
-Sistemas en Equilibrio
-Estado Inicial
-Estado Final
Mtodo
Cintico
-Molculas
-Mecanismos
-Factor tiempo
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Proceso Textil - CO
El curso har nfasis en los Procesos Tintreos no slo del
algodn si no tambin de las fibras qumicas
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Proceso de Tintura
La tintura NO puede ser considerada como un fenmeno de
naturaleza SIMPLE, hay fuerzas fsicas y qumicas que intervienen en
l.
Tintura por Agotamiento Tintura por Impregnacin
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Proceso de Tintura - Definicin
Podemos definir a la Tintura como
Una sucesin de fenmenos que pueden ser:
Puramente fsicos mecnicos
del orden fisicoqumico o qumico
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Proceso de Tintura - Definicin
mediante estos fenmenos se llega a conseguir que un sustrato
textil en un bao acuoso de tintura adsorba selectivamente una
materia de colorante en estado molecular o inico y lo retenga en
forma estable (o slida) en su estructura a consecuencia de lo cual
el sustrato textil adquiere un color o queda teido
(Ing. Arqumedes Fuertes Molina, EPIT - UNI)
sustrato textil sustrato textil teido
bao acuoso
de tintura
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Pro
ce
so
Tin
tre
o
(Fib
ra-
Colo
rante
)
Termodinmica
-Equilibrio Tintreo
-Isotermas de Adsorcin
-Afinidad
Cintica Tintrea
-Difusin
-Velocidad de transporte del
colorante
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Pro
ceso
Tin
tre
o
(Fib
ra-
Colo
ran
te)
Termodinmica
-Punto de vista: Macro
-Considera variables:
Presin, Temperatura,
Volumen, Color, Entalpa,
Entropa.
-Estado Inicial
-Estado Final
Cintica
Tintrea
-Punto de vista: micro
-Considera:
Tamao y forma de molculas,
Fuerzas Intermoleculares,
Reacciones qumicas
-Analiza mecanismos del
proceso a nivel Molecular
y Inico.
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Pregunta 2:
Qu estudiar en el curso
Fisicoqumica de los Procesos Textiles -
PIT 44?
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PIT 44
Estudiaremos el proceso tintreo explicados mediante
la Termodinmica y la Cintica tintrea, es decir el
comportamiento de las soluciones coloidales (los
colorantes) en contacto con los slidos (la fibra textil),
que tipo de enlace ocurre, tiempo de tintura, etc.
Sustrato textil
bao
acuoso
de tintura
Fuente: Tesis de Ethel Palomino- FIQT-UNI
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Pregunta 3:
Para qu me servir el curso
Fisicoqumica de los Procesos Textiles -
PIT 44?
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PIT 44
Para conocer los mecanismos del proceso tintreo
que me permitan:
Entenderlo desde el punto de vista macro y microscpicamente
Una buena reproducibilidad.
Mejorar el proceso, determinando el tiempo adecuado de
teido.
Obtener un textil teido con calidad:
* Tono correcto
* Buena igualacin y
* Solideces de acuerdo al uso del textil
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PIT 44
Fuente: Tesis de Ethel Palomino- FIQT-UNI
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La Termodinmica
Estudia la tendencia de un sistema a pasar
espontneamente de un estado de alta energa a
otro de menor energa.
Relaciona el cambio de energa al principio y al
final del proceso. No se ocupa de las etapas
intermedias.
La Afinidad o fuerza motriz esta ligada a la
termodinmica del proceso de teido.
La velocidad a la que ocurre un proceso es Cintica y
La magnitud de la fuerza que provoca ese proceso es Dinmica.
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1. Conceptos Bsicos:
Fisicoqumica
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Fisicoqumica
Rama donde ocurre un cambio de diversas ciencias,
como la qumica, la fsica, la termodinmica, la
electroqumica, y la mecnica cuntica, donde las
funciones matemticas pueden representar:
Interpretaciones a nivel molecular y atmico.
Cambios de Temperatura, presin, volumen, calor y trabajo en los
sistemas slidos, lquidos y
gaseoso, relacionados a Interacciones
moleculares.
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Fisicoqumica
En trminos generales decimos que es la parte de
la qumica que estudia:
Las propiedades fsicas y estructura de la materia. Las leyes de
la interaccin qumica y las teoras
que las gobiernan.
Predice y Controla el fenmeno qumico.
Estudia la influencia de: Presin, Temperatura, Concentracin,
Estructura y Naturaleza de la
Materia, en las reacciones qumicas.
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La Materia
La materia esta compuesta por
partculas:
tomos
Molculas Iones
La Materia se presenta en 03
estados:
Slido
Lquido Gaseoso
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El tomo
El tomo tiene un ncleo
en donde hay 2
partculas:
Protones (+) Neutrones Que estn compuestos
por partculas mas
pequeas llamadas
quarks.
Alrededor del ncleo de
cada tomo hay
electrones (-).
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Las Molculas
Son grupos de 2 o ms
tomos unidos en una
proporcin definida.
Su composicin se
representa por frmulas
qumicas
Ejemplo:
Oxgeno: O2
Agua: H2O
Molcula del agua:
2 tomos de hidrgeno y 1 tomo de oxgeno
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Iones
Son tomos con carga
elctrica:
Cationes: con carga positiva
Aniones: con carga negativa
Las cargas negativas y
positivas se atraen y
forman sustancias. Ej.
Cloruro de sodio. Cloruro de sodio
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Estados de agregacin de la Materia
Partculas ordenadas. Las posiciones relativas (distancia y
orientacin) de los tomos o molculas son fijas.
Partculas se mueven. Las distancias entre las molculas son
fijas, pero su orientacin relativa cambia continuamente.
Partculas en desorden. La distancia entre molculas, es mucho ms
grande que las dimensiones de las mismas. Las fuerzas entre ellas
son muy dbiles y se manifiestan en el momento en el que chocan.
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Cambios de estado de la materia
Las sustancias pueden cambiar de un estado a otro
si las condiciones de Presin y Temperatura cambian.
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Tipos de Enlaces
ENLACES
Ion Dipolo (Electrosttico) Van der Waals: Dipolo-Dipolo (Keesom)
Puente de Hidrgeno
Dipolo-Dipolo inducido Fuerzas de Dispersin (London)
Covalente: Polar y no polar Inico Metlico
FISICOS
QUIMICOS
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Fuerzas Moleculares
Mantienen juntos los tomos de una molcula.
Enlace qumico (inico, covalente) Responsables de la
estabilidad de molculas individuales.
Fuerzas Intramoleculares
Fuerzas de atraccin que existen entre las molculas.
Responsables de propiedades macroscpicas: Pto. Ebullicin, Pto.
Fusin
Fuerzas Intermoleculares
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Fuerzas Moleculares
Para romper los dos enlaces O - H en una mol de Agua se requiere
930 kJ
Fuerzas Intramoleculares
Para vaporizar una mol de Agua se requiere 41 kJ en su punto de
ebullicin.
Fuerzas Intermoleculares
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Fuerzas Intermoleculares
Son fuerzas entre las molculas que han completado sus
requerimientos de valencia y ya no tienden a
formar enlaces. Determinan los estados de
agregacin lquido y slido.
Falta de
Fuerzas
Intermoleculares Gas se expande
Fuerzas Intermoleculares
no tan fuertes pero
mantienen unidas
las molculas.
Fuerzas
Intermoleculares Fuertes.
Solidos rgidos Estructura ordenada
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Enlace Qumico
Son fuerzas intramoleculares, que mantienen a los
tomos unidos en las molculas.
El nmero de electrones que participan en un
enlace (localizados en un orbital enlazante), es un
nmero par de dos, cuatro, o seis, respectivamente.
Covalente: Polar y no polar Inico Metlico
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Enlace Covalente
El enlace qumico que se forma compartiendo un
par de electrones.
Sucede entre tomos NO metlicos (NO Metal -
NO Metal). Los dos tomos tienen tendencia a
atraer electrones y se enlazan compartindolos.
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Enlace Inico
Es la fuerza de atraccin electrosttica que
mantiene unidos a los iones en un compuesto
inico.
La gran variedad de compuestos inicos estn
formados por:
Los metales alcalinos y alcalinotrreos (baja energa de
ionizacin) son los elementos con
ms posibilidad de formar cationes.
Los halgenos y el oxigeno (electroafinidad alta) son los ms
adecuados para formar aniones.
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Enlace Inico
Inico: metal No metal.
Esto hace que
el metal forme un catin (Ejemplo el Na+) perdiendo
electrones
el No metal forme un anin (Ejemplo el Cl-) ganando
electrones.
El catin y el anin se atraen por
fuerzas de naturaleza electrosttica.
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Molculas NO Polar
Es aquella que se forma con
un enlace covalente entre
tomos iguales.
Es neutra es decir, tiene carga
elctrica cero.
En este tipo de enlace no hay
cambio en el nmero de
oxidacin de los tomos
debido a que sus electrones
compartidos son equidistantes.
A los enlaces
covalentes en los
cuales los electrones
se comparten por igual
se les llama enlaces
covalentes no polares.
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Molcula Polar
Es aquella formada por tomos
distintos con grandes diferencias de
electronegatividad.
Es elctricamente neutra en su
conjunto por tener igual de
partculas positivas y negativas,
pero no existe simetra en la
distribucin de la electricidad.
Existen zonas con mayor densidad
de electrones que otras (polo
negativo y positivo
respectivamente).
Los enlaces inicos y
los enlaces covalentes
pueden formar
molculas polares.
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Momento Dipolar
Se define como momento dipolar qumico () a la medida de la
intensidad de la fuerza de
atraccin entre dos tomos.
Es la expresin de la asimetra de la carga
elctrica en un enlace qumico.
Donde:
q: grado de comparticin de la carga
d: distancia que separa las cargas (longitud
del enlace)
= q x d
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Molcula Polar Agua
Las molculas del agua estn
dobladas con un ngulo de
enlace de 104.5 y debido a esta geometra la distribucin de
la
carga dentro de la molcula es
ASIMETRICA y por tanto Polar
Si las molculas del agua fueran
lineales, la polaridad de los
enlaces se equilibrara y sera
una molecular NO polar o Apolar
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Solubilidad del agua
Cloruro de Sodio (Sal) en agua.
Cloruro de sodio ya disuelto (salmuera).
Dada la polaridad de sus molculas, el agua
puede servir como disolvente para sustancias
inicas y molculas polares.
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Ionizacin del agua
Cuando el cido clorhdrico (HCl) se disuelve en
agua, se ioniza casi completamente en iones:
H+ y Cl-
Por tanto una solucin de cido Clorhdrico en
agua contiene ms iones H+ que OH- y decimos
que es una solucin cida.
Cuando el hidrxido de sodio (NaOH) se disuelve
en agua, forma iones:
Na+ y OH-
En una solucin de hidrxido de sodio en agua hay
ms iones OH- que H+ y decimos que es una
solucin alcalina bsica.
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Ionizacin del agua
Los grupos carboxilo (COOH) son
cidos dbiles, disocindose
parcialmente para liberar iones de
hidrgeno H+ y COO-.
As, los compuestos que contienen
grupos carboxilo son dadores de iones
hidrgeno, o cidos.
Ejemplo: El Acido actico: CH3COOH
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Ionizacin del agua
Los grupos amino (- NH2) son
bsicos, y frecuentemente llegan a ser
ionizados por la adicin de un ion de
hidrgeno (H +), formando grupos
amino positivamente cargados - NH3+.
Grupos, tales como el -NH2, que son
receptores dbiles de iones hidrgeno
son bases dbiles.
Los iones hidrgeno son eliminados de
la solucin por el grupo amino, la
concentracin relativa de los iones H+
disminuye y la concentracin relativa
de los iones OH- aumenta.
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pH
El smbolo "pH" indica el logaritmo negativo de la
concentracin de iones hidrgeno en unidades de
moles por litro.
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Fuerzas de Atraccin
Fuerzas in Dipolo
Fuerzas Dipolo Dipolo
Fuerzas de Dispersin de London
Puentes de Hidrgeno
Fuerzas de
Atraccin
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Fuerzas Ion - Dipolo
Atraccin entre un In (Catin o
Anin) y el polo de carga opuesta
de una Molcula Polar
La magnitud de la fuerza
depende:
La carga Tamao del in
Ejemplo: disolucin o solucin de
sustancias inicas en lquidos polares.
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Fuerzas Ion Dipolo: Disolucin en agua
En el caso de las
sustancias inicas, como
el cloruro de sodio,
formadas por redes de
cationes (Na+) y
aniones (Cl-)
La molcula polar de agua
se orienta con:
Polo positivo alrededor de
los aniones cloruro (Cl-)
Polo negativo alrededor de
los cationes sodio (Na+) .
Esta separacin de los
iones por accin del agua
constituye la disolucin.
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Fuerzas Dipolo - Dipolo
Es la atraccin entre las
Molculas Polares cuando el
extremo positivo de una esta
cerca del negativo de otra.
La intensidad de la Fuerza
Depende de la carga de su
dipolo.
Generalmente son mas
dbiles que las fuerzas In-Dipolo.
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Fuerzas Dipolo - Dipolo
Atraccin neta:
En lquidos,
Libre Movimiento
Se Atraen
Se Repelen
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Enlace Puente de Hidrgeno
Es una interaccin Dipolo- Dipolo especial entre el
tomo de Hidrgeno en un enlace polar N-H , O-H, F-
H y un tomo electronegativo de O, N F (par de
electrones libres)
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Enlace Puente de HidrgenoAgua
En una molcula de agua los
Hidrgenos con deficiencia de
electrones son atrados
hacia un par de electrones sin
compartir de otra molcula de
agua.
Esto se conoce como Puente de
Hidrgeno y se define como:
Atraccin dbil entre un tomo
electronegativo de una molcula y
un tomo de HIDROGENO en otra molcula
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Enlace Puente de Hidrgeno Agua
Cada molcula de agua
puede formar puentes de
hidrgeno con otras cuatro
molculas de agua.
Aunque los enlaces
individuales son dbiles y
se rompen continuamente,
la fuerza total de los
enlaces que mantienen a
las molculas juntas es muy
grande.
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Fuerzas Dipolo Dipolo Inducido
Se produce cuando
una molcula polar se
acerca a un tomo,
este se polariza
generando una
distorsin de la nube
electrnicas y
originando un Dipolo temporal inducido
Molcula Polar
Molcula Polar
Molcula o
tomo NO polar
Dipolo
Temporal o Inducido
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Fuerzas de Dispersin
Son las
fuerzas de
atraccin que
surgen como
resultado de
dipolos
temporales
inducidos en
tomos o
molculas
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Fuerzas de Dispersin
Las Fuerzas de
Dispersin
existen en Especies:
Neutras Con carga neta Polares NO polares
Fritz London propuso las fuerzas de atraccin
en gases NO polares.
El reconoci que el movimiento de los electrones
en un tomo o en una molcula puede crear un momento dipolar
instantneo
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Fuerza de Dispersin de London
Las molculas NO Polares parecen no tener
posibilidad de mostrar fuerzas de atraccin entre
ellas.
Pero si los gases pueden licuarse ( pasar a
estado lquido) entonces debe haber alguna
fuerza de atraccin.
Las Fuerzas de dispersin de London es la nica
fuerza en molculas NO polares
Es la fuerza ms dbil.
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Fuerzas de Dispersin de London
Fuerzas de Dispersin entre molculas polares
pueden contribuir ms a las fuerzas de atraccin totales que las
fuerzas dipolo-dipolo
Las Fuerzas de Dispersin ~ iguales
Fuerzas de atraccin se incrementan con la Polaridad
Tamao y Forma similar
Fuerzas de dispersin mayores Fuerzas de atraccin aumentan
con el peso molecular.
Polaridad y forma similar
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Fuerzas Intermoleculares
La intensidad de las fuerzas depende de:
La polaridad de la molcula (mayor carga, mayor fuerza)
La polarizabilidad de su nube electrnica (mayor cantidad de
electrones, mayor fuerza)
Las fuerzas de dispersin de London estn
presentes en TODAS las molculas.
Las fuerzas Dipolo-Dipolo y Puente de Hidrgeno
se suman a las de London.
Ninguna de las fuerzas intermolculares es mas intensa que los
enlaces inicos o covalentes
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Estado de la Materia
Energa Cintica> Fuerzas Intermoleculares
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Termodinmica
Estudia
Los Estados de Equilibrio a nivel macroscpico. La tendencia de
un sistema a pasar
espontneamente de un estado de alta energa
a otro de menor energa.
La relacin del cambio de energa al principio y al final del
proceso. No se ocupa de las etapas
intermedias (solo estado inicial y estado final).
La termodinmica viene del griego
termo, que significa calor y dnamis, que significa fuerza)
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Termodinmica
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Estado de Equilibrio
El gas contenido en un recipiente, est
formado por un nmero muy grande de
molculas, 6.021023 molculas/ mol de
sustancia.
Describir el movimiento individual de cada
componente es intil y se mide las magnitudes que se
refieren al conjunto, es decir cantidades fsicas
Macroscpicas de:
Volumen ocupado por una masa de gas Presin que ejerce sobre las
paredes del recipiente Temperatura.
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Estado de Equilibrio
Un sistema llega al estado
de equilibrio cuando las
variables macroscpicas
no cambias:
Presin (p)
Volumen (V)
Temperatura (T)
El estado de equilibrio es dinmico, los constituyentes
del sistema se mueven continuamente.
El estado del sistema se representa por un punto en
un diagrama p-V. (Podemos llevar al sistema desde un estado
inicial a otro final mediante sucesin de estados de
equilibrio).
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Ecuacin de estado
Es la relacin que existe entre las
variables Presin, Volumen y Temperatura.
La ecuacin de estado ms sencilla es la de un
gas ideal:
Donde:
n = representa el nmero de moles
R es la constante de los gases
R = 0.082 atml/(K mol) = 8.3143 J/(K mol).
pV=nRT
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Energa Interna
Es la suma de las energas de todas sus
partculas.
En un gas ideal las molculas solamente tienen
energa cintica, los choques entre las molculas
se suponen perfectamente elsticos, la Energa
Interna solamente depende de la temperatura.
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Trabajo
Consideremos un gas dentro
de un cilindro.
Las molculas del gas
chocan contra las
paredes cambiando la
direccin de su velocidad.
El efecto del nmero de
colisiones en la unidad de
tiempo, se puede representar
por una fuerza F que acta
sobre toda la superficie de la
pared. W= -Fx= -pAx= -pV
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Trabajo
El trabajo total realizado cuando el sistema pasa
del estado 1 cuyo volumen es V1 al estado 2
cuyo volumen es V2:
Siendo dV el cambio del volumen del gas.
El signo (-) indica que si el sistema realiza
trabajo (incrementa su volumen) su
energa interna disminuye, pero si se
realiza trabajo sobre el sistema (disminuye
su volumen) su energa interna aumenta.
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Calor
Nombre dado a una transferencia de energa de
tipo especial en el que intervienen gran nmero de
partculas.
Se denomina calor a la energa intercambiada
entre un sistema y el medio que le rodea debido a
los choques entre las molculas del sistema y el
exterior y siempre que no pueda expresarse
macroscpicamente como producto de fuerza por
desplazamiento.
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Calor vs. Energa interna
El flujo de calor es una transferencia de energa que
se lleva a cabo como consecuencia de las
diferencias de temperatura.
La energa interna es la energa que tiene una
sustancia debido a su temperatura, que es
esencialmente a escala microscpica la energa
cintica de sus molculas.
El calor (+): cuando fluye hacia el sistema,
cuando incrementa su energa interna.
El calor (-): cuando fluye desde el sistema,
por lo que disminuye su energa interna.
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Calor vs. Energa interna
Cuando una sustancia incrementa su temperatura
de TA a TB, el calor absorbido se obtiene
multiplicando la masa (o el nmero de moles n) por
el calor especfico c y por la diferencia de
temperatura TB-TA.
Cuando no hay intercambio de energa (en forma
de calor) entre dos sistemas, decimos que estn
en equilibrio trmico (igual Temperatura).
Q = nc (TB-TA)
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La Ley de Conservacin de la Energa
La variacin de energa interna de un sistema se
representa por U , es igual a la suma del trabajo y del calor
que intercambia dicho sistema con su
entorno y se mide en julios.
U = Q + W
Nos dice que sta no se crea ni se destruye, sino
que se transforma.
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1era Ley de la Termodinmica
Es el principio de conservacin de la energa aplicado
a un sistema de muchsimas partculas.
A cada estado del sistema le corresponde una
energa interna U.
Cuando el sistema pasa del estado A al estado B, su
energa interna cambia en:
DU = UB - UA
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1era Ley de la Termodinmica
Si el sistema est en el estado A y realiza un
trabajo W, expandindose. Dicho trabajo mecnico
da lugar a un cambio (disminucin) de la energa
interna de sistema:
Tambin podemos cambiar el estado del sistema
ponindolo en contacto trmico con otro sistema a
diferente temperatura. Si fluye una cantidad de
calor Q del segundo al primero, aumenta su
energa interna en:
DU= - W
DU = Q
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1era Ley de la Termodinmica
Si el sistema experimenta una transformacin
cclica, el cambio en la energa interna es cero, ya
que se parte del estado A y se regresa al mismo
estado: DU = 0
Sin embargo, durante el ciclo el sistema ha
efectuado un trabajo, que ha de ser
proporcionado por los alrededores en forma de
transferencia de calor, para preservar el
principio de conservacin de la energa:
W=Q.
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1era Ley de la Termodinmica
Si el estado inicial y final estn muy prximos
entre s, el primer principio es:
dU = dQ - pdV
se cumple el principio:
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2da Ley de la Termodinmica
Afirma que la entropa de
un sistema aislado nunca
puede decrecer.
Cuando un sistema aislado
alcanza una configuracin
de mxima entropa, ya no
puede experimentar
cambios: ha alcanzado el
equilibrio.
La Entropa refleja el
desorden y la aleatoriedad del movimiento molecular.
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Adsorcin
Es un fenmeno superficial,
donde iones o molculas se
adhieren, son retenidos o se
acumulan en la superficie de un
material.
Se realiza de forma espontnea
por efecto de enlaces qumicos
o fsicos.
La sustancia que se adsorbe es el adsorbato y el
material sobre el que lo hace es el adsorbente.
El proceso inverso es la DESORCION.
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Absorcin
Absorcin:
Penetracin de ines o
molculas en el seno o
estructura de un
material, ocupando todo
su volumen.
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Cintica qumica
Es una rea de la fisicoqumica que se encarga del
estudio de:
La velocidad o rapidez de reaccin Los cambios de la velocidad de
reaccin bajo
condiciones variables.
Los eventos moleculares que se efectan mediante la reaccin
general: Difusin, ciencia
de las superficies, catlisis.
La cintica qumica es un estudio puramente
emprico y experimental.
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2. Conceptos Bsicos:
Procesos Tintreos
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Material Textil
Fibra (Floca,
Tops)
Agotamiento
(autoclaves)
Hilo (en conos
o en madeja)
Agotamiento
(autoclaves, Armarios, Beams)
Continuo
(sistema ndigo)
Tejido (Plano o
de Punto)
T. Plano:
continuo/ semi
(pad steam, pad batch,
jigger, otros)
T. Punto:
Agotamiento (overflow, jet,
airflow
Prendas (aptas para
teir)
Agotamiento
(lavadoras industriales)
El textil y su teido industrial
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3.Teido (Agotamiento:
Overflow,
airflow)
4. Exprimido (Centrfuga o
Hidroextractora)
5. Secado (secadora)
6.Acabado (Apertura,
Foulard,
Rama)
1. Termofijado (Polister,
Nylon,
CO-Lycra)
2. Proceso
Previo (Blanqueo,
Descrude,
Antipilling)
Tejido
de
Punto
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3. Descrudado
Blanqueo
4. Secado
5. Tintura (pad dry,
pad steam,
pad roll)
6.Acabado
1. Gaseado
2. Desencolado
Tejido
Plano
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Planta de Tintorera
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El Color
El color es cierta cantidad de luz
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La luz es una onda electromagntica capaz de ser percibida por el
ojo humano.
El Color
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Objeto
Elementos del Color
Luz Observador
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El Color
La luz que incide es blanca , pero esta compuesta de diferentes
luces las cuales son absorbidas por la manzana excepto la luz roja
la cual es reflejada a nuestros ojos e interpretada por nuestra
retina como color ROJO.
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La Colorimetra
Iluminante Observador Curva
espectral
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La C
urv
a e
spectr
al
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La Fibra Textil
Es todo material fibroso capaz de ser convertido
en hilado o tejido, para lo cual necesita de
algunas propiedades:
1.- Su largo debe ser mayor o igual a 100 veces el dimetro del
material fibroso.
2.- Capacidad para hilar,
3.- Resistente.
4.- Elasticidad,
5.- Lustre o brillo.
6.- Flexibilidad.
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Clasificacin de las Fibras Textiles
-Fibras Naturales:
A partir de un polmero natural
-Fibras Qumicas:
Manufacturadas por el hombre
Artificiales: a partir de un polmero natural
Sintticas: a partir de un polmero sinttico
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Fibras Naturales
Vegetales:
semillas: Algodn, Coco, kapok
tallos: Lino, Camo, Yute,
hojas: Sisal, abac
Animales:
Lana (cordero)
Seda (secrecin del gusano de seda)
Pelos finos: Alpaca, Vicua, Angora (conejo), Cachemira (cabra),
Guanaco, llama, Camello, Mohair (cabra)
Minerales: Amianto
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Fibras Qumicas
Artificiales (polmero Natural)
Celulosa regenerada (Rayon): Viscosa, Modal, Cupro
Ester de celulosa: Acetato, triacetato
Alginato.
Sintticas (Polmero Sinttico)
Poliamida (Nylon, Aramida)
Polister (Polister)
Polivinilicas (Acrlica, Modacrilica, Clorofibra)
Poliuretano segmentado (Elastano)
Poliolefinas (Polietileno, Polipropileno, Fluorofibra)
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Estructura de la Fibra Textil
Rgida
Dura
Resistente
No extensible
Inerte
Rgida
Dura
Resistente
No extensible
Inerte
Flexible
Blanda
Dbil
Extensible
Cmoda
Reactiva
Una fibra textil presenta dos estados de
ordenacin diferentes:
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Estructura de la Fibra Textil
Resistencia a la Traccin
Estabilidad a la accin del calor
Estabilidad a los disolventes
Zona
Cristalina
Flexibilidad
Suavidad
Confortabilidad
Absorber agua y es reactiva
Capacidad de ser teida
Zona
Amorfa
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Consumo anual de fibras y colorantes
Produccin de fibras: 5X1010 kg/ao Consumo de colorante: 8X108
kg/ao
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Colorantes-
Clasificacin por mtodo de aplicacin
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El Colorante
En la Industria textil,
el colorante es un
compuesto que
aplicado sobre un
sustrato textil le dar
color.
Algunos colorantes
son:
Solubles en agua
otros se Dispersan.
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Curva de Reflectancia Col azul
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Curva Reflectancia Col. amarillo
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Mezcla de Colores
Mezcla Aditiva:
Luces, Fsforos de TV
Cada fuente de luz emite energa luminosa,
incrementando la luz observada
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Mezcla sustractiva
La Mezcla Substractiva
puede ser:
Simple: sin dispersin como
los colorantes en
solucin
Compleja: dispersin como en
los pigmentos en
suspensin
Mezcla sustractiva de
colorantes en solucin
Slo es considerada la absorcin
de luz.
Slo vlido para componentes sin
dispersin (transparentes)
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Mezcla sustractiva simple
Ley de Beer Lambert
La Concentracin es
proporcional a la Absorbancia:
Al doblar la concentracin se dobla la absorbancia.
Al llevar a la mitad la concentracin se reduce a
la mitad la absorbancia
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Soluciones de colorante
Fuente: Tesis de Ethel Palomino- FIQT-UNI
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Mezcla sustractiva simple
Ley de Beer Lambert
La Absorbancia es inversamente proporcional a la
Transmitancia.
Absorbanciamezcla=Conc1Abs1+Conc2Abs2+Conc3+Abs3
ABSORBANCIA = log(1/ Transmitancia)
La Absorbancia de una Mezcla es igual a la SUMA
de las absorbancias de sus Componentes
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Curvas de Absorbancia de los
colorantes
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La Tintura
La tintura NO puede ser considerada como un fenmeno de
naturaleza SIMPLE, hay fuerzas fsicas y qumicas que intervienen en
l.
Tintura por Agotamiento Tintura por Impregnacin
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Tintura
Podemos definir a la Tintura como
Una sucesin de fenmenos que pueden ser:
puramente fsicos o mecnicos
o del orden fisicoqumicos o qumicos
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La Tintura
mediante estos fenmenos se llega a conseguir que un sustrato
textil en un bao acuoso de tintura adsorba selectivamente una
materia de colorante en estado molecular o inico y lo retenga en
forma estable (o slida) en su estructura a consecuencia de lo cual
el sustrato textil adquiere un color o queda teido (Ing. Arqumedes
Fuertes Molina, EPIT - UNI)
sustrato textil sustrato textil teido
bao acuoso
de tintura
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Una molcula de colorante en el
proceso de tintura pasa por:
Movimiento a travs de la fase lquida hacia la fibra.
Difusin del colorante en el bao tintreo
paso del colorante de la fase lquida (bao) a la slida
(fibra)
Adsorcin
Movimiento desde la superficie de la fibra hacia su
interior.
Difusin a travs de la fibra
(Migracin)
Llamado tambin fijacin o punto final donde el textil esta
teido.
Enlace
Colorante - Fibra
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La Tintura
por tanto el resto de molculas de colorantes presentes en la
solucin tendrn un comportamiento similar.
Y decimos que la tintura ha concluido cuando todas ellas hayan
ocupado sus respectivos sitios activos en la fibra.
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Etapas de Tintura
1. Disgregacin
del colorante
2. Difusin del
colorante en
estado
molecular en
el bao hacia
la interfase
slido lquido.
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Etapas de Tintura
3. Adsorcin del
colorante hacia la
parte externa de la
superficie de la fibra
4. Difusin o Migracin
del colorante en la
superficie interna de la
fibra (sitios activos)
5.Fijacin o formacin
de enlaces colorante fibra (en los sitios
activos)
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Relacin que existe entre la
cantidad del material textil teir (M)
y el volumen del bao utilizado (V)
RB = V (litros)
M (kg)
El peso del material siempre seco
Ejemplo:
200 kg en 2000 litros = RB 1/10
Ejemplo:
200 kg en 1000 litros = RB 1/5
Relacin de Bao
Ejemplo en el
Laboratorio:
10 gr de textil
En 70 mL de bao:
RB 1/7
10 gr de textil
En 100 mL de bao:
RB 1/10
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Concepto Bsico: Relacin de Bao
A menor RB se aumenta la velocidad de teido y se
favorece el agotamiento del bao de tintura.
Peso 200 kg - V 1000 L - RB 1/5
Q bomba: 500 L/min
Contactos: 2 min
Peso 200 kg - V 2000 L - RB 1/10
Q bomba: 500 L/min
Contactos: 4 min
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Atraccin de un colorante en solucin por un
sustrato textil bajo condiciones controladas de
prueba.
No se requiere mordiente para adherirse a la fibra.
Es usada como una descripcin cualitativa de la
afinidad de un colorante por una fibra en particular.
La sustantividad de un colorante depende de su:
Solubilidad Estructura y Peso molecular.
La Sustantividad
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Es la expresin cuantitativa en Joules o calora
por mol de la Sustantividad. Diferencia en potencial qumico del
colorante en
su estado estndar en la fibra y su potencial
qumico en el bao.
La Afinidad
Fuerzas de Van der Waals
Puente de Hidrgeno
Interaccin Hidrofbica
Interaccin electrosttica (pH)
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Tintura por Agotamiento
Para un colorante, el
agotamiento es definido
como la masa de colorante
tomada por la fibra dividido
entre la masa inicial de
colorante en el bao a volumen constante:
Donde:
C0 = concentracin
inicial de
colorante en el
bao
Cs = concentracin de
colorante luego
de un tiempo de tintura
Existe una transferencia del colorante en
solucin hacia la fibra por fuerzas de afinidad
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Curva de Teido
La curva de
Laboratorio
debe ser
similar a la de
la planta en:
Temperatura,
Gradiente y
tiempo de
Agotamiento.
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Tintura por Impregnacin
El material Textil se impregna en una solucin que
contiene colorante, el cual se une a la fibra textil
como consecuencia de los procesos de fijacin
(trmica: aire, vapor, etc., qumica)
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Cintica tintrea
Es la etapa de Difusin de la tintura, donde el
colorante se difunde o migra hacia la superficie
interna de la fibra (sitios activos y accesibles).
Esta etapa comienza cuando el sistema alcanza la
mxima energa de activacin suficiente para que
el colorante se difunda.
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Cintica tintrea
La evaluacin cintica del
sistema colorante-fibra suele
ser establecida por el
agotamiento relativo del
colorante mediante:
Modelos matemticos provenientes de la 2da Ley
de Fick.
Modelos cinticos semiempricos donde el
objetivo es obtener la
constante cintica K Fuente: Tesis de Ethel Palomino-
FIQT-UNI
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Curvas de Agotamiento
Fuente: Tesis de Ethel Palomino- FIQT-UNI
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Solidez
Es la resistencia que presentan los textiles teidos a la accin
de un agente:
Agente de
Manufactura
Agente de
Uso
Mercerizado Blanqueo con perxido Blanqueo con hipoclorito,
etc.
Lavado domstico Lavado en seco Frote Agua Luz Sudor, etc.
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Solidez
Esta resistencia o solidez se traduce en:
Un cambio de color o degradacin del textil
teido luego del ensayo.
Y en una transferencia de color, descarga o
manchado sobre un
testigo blanco presente
en el ensayo.
Color original Color luego del ensayo de solidez
