Influência da Quitosana em Solidez de Cor em Malhas de Algodão, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Têxtil

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XLII Abril 2018 Nº ISSN 0102-

Órgão Oficial da Associação Brasileira

de Químicos e Coloristas Têxteis

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ABSTRACT The present study aimed at the application of chitosan as pigment dye binder used in digital texti- le printing. The chitosan was applied as pre and pos- t-treatment in 100% cotton knits via Foulard and by silk-screen boards at concentrations of 5, 10, 15 and 22.2 g / L. A standard pattern was used, containing four squares, one black, one magenta, one cyan and one yellow. The chitosan cotton mesh samples were sub- jected to color fastness assay. The samples with post- treatment presented satisfactory results for wash fast- ness, the application process by Silk-screen (Spreading) was more effective than in Foulard.

Keywords : Digital Printing, Chitosan, Color fastness.

1. InTRODuçãO Há dez anos, a impressão digital têxtil era um sonho com muitos obstáculos, dentre eles pode-se citar os mais críticos, como as cabeças de impressão e tintas que não eram adequadas ao uso, entupindo com frequência e ge- rando baixa solidez a luz e a lavagem (HAYWARD, 2012). É preciso lembrar que os esforços para melhorar o desempenho colorístico e das formas estampadas segundo os critérios de qualidade e características exi- gidas pelo mercado para este tipo de tecnologia, tor- nar-se necessário a utilização de tecidos cada vez mais bem preparados (ALFIERI, 2014). A escolha do equipamento, tintas utilizadas e teci- dos são de extrema importância para se obter um pro- duto final de qualidade. Contudo não se pode esque- cer que determinados tipos de impressões podem ser melhorados com pré- tratamentos e pós-tratamentos químicos e térmicos. Segundo Choi et al (2005), devido aos requisitos es- pecíficos de pureza e de condutividade para impressão a jato de tinta nenhum dos produtos químicos de impres- são convencionais podem ser incorporados diretamente na formulação da tinta de impressão. Como resultado, o tecido de algodão deve ser tratado com os produtos quí- micos de impressão para aplicação da estampa digital. O desenvolvimento de um ligante verdadeiramen- te eficaz que seja adequado para estampas a jato de tin- ta continua a ser um grande desafio devido aos requisi- tos rigorosos de tamanho de partícula, distribuição de tamanho, tensão superficial viscosidade, estabilidade, compatibilidade com outros componentes das tintas, e

com o sistema de impressão. Além da necessidade de se controlar a formação da gota do jato e a molhabilidade tecido (KANGWANSUPAMONKON et al, 2011). Segundo KANGWANSUPAMONKON et al (2011), a aplicação de pré- tratamento à base de quitosana para a estampa a jato de tinta propiciou uma melhora na nitidez das cores e apresenta melhorias significativas na qualidade dos tecidos estampados (impressos). A quitosana é um amino polissacarídeo linear, obtida por desacetilação de quitina em condições alcalinas. A quitina é um polímero nativo extraído do exoesqueleto de crustáceos, conchas, camarões e ca- ranguejos, bem como das paredes celulares de alguns fungos (BOATENG, et al, 2009). GUIBAL et al (2001), afirmam que devido às carac- terísticas de hidrofilidade, além do fato de que provêm de um recurso natural renovável e abundante, a quito- sana têm sido largamente utilizadas em estudos, afim de ser empregadas como adsorventes de corantes en- tre outras aplicações. O objetivo principal desse trabalho foi realizar uma análise da influência do pré-tratamento e pós-trata- mento com quitosana e sua influência na solidez da cor a lavagem em malha com composição 100% algo- dão com corantes pigmentados.

2. MATERIAIS E MéTODOS

2.1. Materiais

O substrato utilizado no trabalho foi uma malha de uso comercial para camisetas de algodão. Sua com- posição contendo 100%, em peso, de fibras naturais vegetais de algodão, ligamento meia-malha, gramatu- ra de 173 g/m². Neste estudo foi utilizada a quitosana como po- límero para auxiliar como fixador dos corantes nas fi- bras de algodão. A quitosana utilizada é um produto comercial (Sigma Aldrich, St. Louis, USA), procedente da purificação de quitina extraída de cascas de caranguejos com no mínimo 85% de desacetilação. Todos os solven- tes utilizados neste estudo foram de grau analítico. Para aplicação da quitosana, foi utilizado Foulard em escala laboratorial e quadros de estamparia conven- cional sem gravura, para secagem das pastas foram uti- lizadas rama em escala laboratorial e estufa de esteira. Para estampar as malhas foi utilizada a impressora da marca Brother, GT-3 Series - Modelo 361, com cabeças de impressão piezzo elétricas e tintas originais da Brother.

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A máquina de lavar utilizada, foi do tipo top load, marca Eletrolux Turbo Economia, de uso doméstico com capacidade de 6 kg. Foi utilizado detergente em pó comercial para uso doméstico, embalagem de 5 kg, com a seguinte com- posição: tensoativos aniônicos, tamponantes, coadju- vantes, sinergista, corantes, enzima, branqueador ópti- co, fragrância, água, carga, alquil benzeno sulfonato de sódio e lauril sulfato de sódio.

2.2. Métodos

As amostras submetidas à aplicação de quitosa- na em 4 concentrações diferentes, aplicadas antes de estampar (pré-tratamento) e após estampar (pós- tra- tamento) conforme Tabela 1. Foram estampadas 17 amostras, em impressora DoD (drop on demand), mar- ca Brother, sendo 1 amostra controle para efeito com- parativo e 16 amostras com aplicação de quitosana. Todas as amostras foram feitas em duplicatas. Para a obtenção das soluções de quitosana com concentrações de 5 g/L, 10 g/L e 15 g/L foi preparada uma solução-mãe desta de concentração 15 g/L em solução aquosa de ácido acético a 2% previamente preparada com ácido acético glacial; seu preparo se deu pesando 15,0 g de quitosana e adicionando solu-

ção de ácido acético (2%) sob a agitação por 24 horas. O volume foi transferido para um em balão volumétri- co de 1000 mL e avolumado até o menisco. A solução 15,0 g/L utilizada foi obtida diretamen- te da solução-mãe pela transferência direta de 500 mL para balão volumétrico (500 mL) até o menisco. A diluição 2:3 (10 g/L) foi feita em balão volumé- trico de 750 mL pela transferência de 500 mL da solu- ção-mãe e avolumada até o menisco com a solução aquosa de ácido acético a 2% previamente preparada. A diluição 1:3 (5 g/L) foi feita em balão volumétri- co de 500 mL pela transferência de 250 mL da solução anterior e avolumada até o menisco com a solução aquosa de ácido acético a 2% previamente preparada. Para a solução de quitosana com concentração de 22,2 g/L, foi preparada em um Béquer, adicionados 20 g quitosana e 400 mL de ácido acético (2%) sob agi- tação por 24 horas depois foram adicionados 500 mL álcool metílico por agitação por 24 horas. As aplicações da quitosana se deram por dois mé- todos, Foulard e Quadros de estamparia convencional (espalmagem) de acordo com a Tabela 1. As aplicações em Foulard foram realizadas em Foulard em escala laboratorial, com pick-up de 80%, secos em rama em escala laboratorial, por 5 minutos

Amostra Etapa Processo Concentração (g/L) Identificação 0 - SEM APLICAÇÃO 0 Controle 1 Pré Foulard 5 PREFQUI1(5g/L) 2 Pré Foulard 10 PREFQUI2(10g/L) 3 Pré Foulard 15 PREFQUI3(15g/L) 4 Pré Foulard 22,20 PREFQUI4(22,2g/L) 5 Pré Quadro 5 PREQQUI1(5g/L) 6 Pré Quadro 10 PREQQUI2(10g/L) 7 Pré Quadro 15 PREQQUI3(15g/L) 8 Pré Quadro 22,20 PREQQUI4(22,2g/L) 9 Pós Foulard 5 POSFQUI1(5g/L) 10 Pós Foulard 10 POSFQUI2(10g/L) 11 Pós Foulard 15 POSFQUI3(15g/L) 12 Pós Foulard 22,20 POSFQUI4(22,2g/L) 13 Pós Quadro 5 POSQQUI1(5g/L) 14 Pós Quadro 10 POSQQUI2(10g/L) 15 Pós Quadro 15 POSQQUI3(15g/L) 16 Pós Quadro 22,20 POSQQUI4(22,2g/L)

Tabela 1. Plano de amostragem

Pre= Pré-tratamento, F= Foulard, Q= Quadro, QUI=Quitosana | Pos= Pós-tratamento F= Foulard, Q= Quadro, QUI=Quitosana

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POSQQUI3(15g/L), POSQQUI4(22,2g/L), com pós- tra- tamentos foram as que apresentaram melhores resul- tados. Quando comparadas a amostra controle, obti- veram média de ∆E* 141% inferior, sendo a amostra POSFQUI1(5g/L) com menor variação de cor, com valor de ∆E* de 3,73, ou seja, 64% inferior à amostra controle. Pode-se concluir que o pós-tratamento foi eficaz quanto a melhora da solidez da cor a lavagem domés- tica, isso pode ter ocorrido pois ao se utilizar a quito- sana como pós-tramamento, eles formam uma cama- da sobre a estampa que auxilia na fixação do corante, inibindo a liberação dos pigmentos na lavagem, dimi- nuindo assim a variação de cor (∆E*).

Outra possibilidade é que a quitosana é de natu- reza catiônica e pode ter atraído os pigmentos que ge- ralmente carregam uma carga aniônica na superfície deles e auxiliando assim na fixação (MOMIN, 2008).

3.2. Avaliações colorimétricas por escala cinza

Das avaliações colorimétricas por escala cinza após a primeira lavagem, todas as amostras obtiveram pequenas alterações de cor, conforme pode-se obser- var no gráfico 2. As amostras obtiveram nota na escala cinza de 4,5 em média, ou seja, 6% inferior ao resultado obtido na amostra padrão (sem tratamentos químicos) que obteve nota média de 4,81.

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Figura 2. Vista microscópica das fibras de algodão (a) com aplicação de quitosana por quadros; (b) com aplicação de quitosana por Foulard e (c) sem tratamento de quitosana.

Gráfico 1. Comparativo das avaliações colorimétricas ΔE*.

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Após a 27ª lavagem as amostras foram submetidas a novas leituras, onde pode-se observar conforme gráfico 2 que a amostra controle, sem aplicação de quitosana, obte- ve nota de escala cinza de 2,5, as amostras de PREFQUI1(- 5g/L), PREFQUI2(10g/L), PREFQUI3(15g/L), PREFQUI4(22,- 2g/L), PREQQUI1(5g/L), PREQQUI2(10g/L), PREQQUI3(- 15g/L), com aplicação de quitosana como pré- tratamento (antes de estampar) obtiveram em média valores de escala cinza de 1,9, ou seja, 31% inferior que a amostra controle. Após a 54ª lavagem as amostras foram submetidas a novas leituras, onde pode-se observar que a amostra controle, sem aplicação de quitosana, e as amostras de PREFQUI1(5g/L), PREFQUI2(10g/L), PREFQUI3(15g/L), PREFQUI4(22,2g/L), PREQQUI1(5g/L), PREQQUI2(- 10g/L), PREQQUI3(15g/L), com aplicação de quitosana como pré-tratamento (antes de estampar) continua- ram apresentando valores de alteração de cor maiores em comparação às amostras com pós-tratamento. Todas as amostras com pré-tratamento de qui- tosana obtiveram alterações de cores maiores que a amostra controle, sendo a amostras PREQQUI4(22,- 2g/L), com valores na escala cinza de 1, ou seja, 93% in- ferior a alteração da amostra controle, que apresentou valor de escala cinza de 1,9. O gráfico 2 apresenta um comparativo da avaliação colorimétrica por escala cinza entre as lavagens, mos- trando a diminuição do valor de escala cinza conforme aumentam as lavagens. Pode-se observar que a amostra controle obteve uma queda de 93% entre a 1ª e a 27ª lavagem, 29% entre a 27ª e a 54ª e 148% entre a 1ª e a 54ª. As amostras de PREFQUI1(5g/L), PREFQUI2(10g/L),

Gráfico 2. Comparativo de avaliação colorimétrica por escala cinza.

PREFQUI3(15g/L), PREFQUI4(22,2g/L), PREQQUI1(5g/L), PREQQUI2(10g/L), PREQQUI3(15g/L), apresentaram que- da de 137% (em média) entre a 1ª e a 27ª lavagem, 36%, entre a 27ª e a 54ª lavagem e 221% entre a 1ª e a 54ª la- vagem, enquanto as amostras de PREQQUI4(22,2g/L), POSFQUI1(5g/L), POSFQUI2(10g/L), POSFQUI3(15g/L), POSFQUI4(22,2g/L), POSQQUI1(5g/L), POSQQUI2(10g/L), POSQQUI3(15g/L), POSQQUI4(22,2g/L), tiveram 12%, 29% e 45% respectivamente. Nota-se também que após 54 la- vagens a amostra controle obteve valor de escala cinza de 1,9, as amostras PREQQUI4(22,2g/L), POSFQUI1(5g/L), POSFQUI2(10g/L), POSFQUI3(15g/L), POSFQUI4(22,2g/L), POSQQUI1(5g/L), POSQQUI2(10g/L), POSQQUI3(15g/L), POSQQUI4(22,2g/L), obtiveram resultado máximo de 3,3 e mínimo de 2,9, enquanto as amostras de PREFQUI1(5g/L), PREFQUI2(10g/L), PREFQUI3(15g/L), PREFQUI4(22,2g/L), PREQQUI1(5g/L), PREQQUI2(10g/L), PREQQUI3(15g/L), apresentaram valores máximos de 1,8 e mínimo de 1.

4. COnSIDERAçõES FInAIS As amostras de malha de algodão com aplicação de quitosana como pós- tratamento apresentaram resultados satisfatórios para solidez a lavagem, o pro- cesso de aplicação por Quadro (espalmagem) foi mais eficaz do que no Foulard, enquanto as amostras com aplicação de quitosana como pré-tratamento apre- sentaram piora na fixação do corante.Outro fator im- portante é que o consumo da pasta com quitosana é menor pois no processo de aplicação por quadros a pasta é aplicada apenas na região desejada, enquanto no Foulard é aplicada por toda a malha.