Estudo do processo de tingimento com ativação superficial de fibras têxteis pela aplicação da tecnologia plasmática DBD

Abstract

A tecnologia de descarga plasmática de dupla barreira dielétrica (DBD) é um plasma frio de baixa frequência que consiste na ionização do ar à pressão atmosférica normal, gerado por uma descarga elétrica de alta voltagem, e que quando aplicada ao processamento têxtil revelou-se uma técnica eficiente para modificar as características superficiais das fibras naturais e sintéticas, sem afetar a sua integridade e as suas propriedades intrínsecas. A aplicação do tratamento plasmático DBD à indústria têxtil possui um grande potencial para melhorar diversas operações, nomeadamente, preparação, tingimento, estamparia, acabamento, podendo ser executadas de uma forma mais expedita, permitindo reduzir a carga poluente e otimizar o dispêndio energético. O objetivo principal desta pesquisa foi procurar entender a interação entre o plasma e os substratos têxteis e a sua aplicação para melhorar os parâmetros do processo de tingimento. No início, a interação plasmática foi estudada com a utilização de diferentes dosagens em seis diferentes substratos fibrosos (poliéster, poliamida, lã, acrílico, diacetato e fibra de bananeira). A caracterização morfológica, física e química das amostras tratadas com plasma foi realizada com a utilização de diversas técnicas, nomeadamente: Microscopia Eletrónica de Varrimento (SEM), Microscopia de Força Atómica (AFM), Espectroscopia Fotoeletrónica de Raios-X (XPS), Espectroscopia no Infra Vermelho por Tranformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia de Energia Discpersiva (EDS), Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC), Ângulo de Contato Estático e Dinâmico. Todas estas técnicas demonstraram significativas alterações nos substratos após a aplicação do tratamento plasmático. A força colorística foi também avaliada para as diferentes fibras, utilizando para o efeito o Espectrofotómetro de Refletância. Com o objetivo de investigar o efeito da descarga plasmática DBD sobre o processo de tingimento da fibra de poliamida, foi realizado um estudo detalhado sobre os diversos parâmetros envolvidos neste processo. Todas as alterações morfológicas e químicas verificadas na poliamida aquando do tratamento plasmático foram avaliadas e um mecanismo de tingimento foi proposto neste trabalho. Pelos resultados obtidos foi possível ainda, propor um novo processo de tingimento, mais económico e amigo do ambiente. Os bons resultados obtidos no controlo de qualidade dos tecidos tingidos, podem vir a permitir a indústria têxtil responder à dualidade que a sociedade requer: o aumento de lucros e, simultaneamente, a preservação ambiental.

The DBD (Double Barrier Discharge) technology is a cold plasma consisting of the ionization of the air at atmospheric pressure, generated by an electrical high voltage and low frequency, and when applied to textile processing has proved to be an efficient technique to modify the surface characteristics of natural and synthetic fibers, without affecting its integrity and bulk properties. The application of DBD plasma discharge to the textile industry has a great potential to improve various operations, including preparation, dyeing, printing, finishing and can be executed in a most expedient manner, reducing the pollutant load and optimize energy costs. The aim of this research was to understand the interaction between plasma and textile substrates and its application to improve the parameters of the dyeing process. Firstly, the plasma interactions with six different substrates fiber (polyester, polyamide, wool, acrylic, and banana fiber diacetate) were studied using different dosages. Morphological characterization of physical and chemical samples treated with plasma was performed using several different techniques, namely Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), Photoelectron Spectroscopy X-ray (XPS), Fourier transform Infra Red Spectroscopy (FTIR), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Differential Scanning Calorimetry (DSC), aqueous extraction, static and dynamic contact angle, which demonstrated significant changes after plasma treatment applied. The color strenght was also measured for the various fibers used. In order to investigate the effect of DBD discharge plasma on the dyeing process of polyamide fiber, a detailed study on the various parameters involved in this process were performed. All chemical and morphological modifications observed in the polyamide fibers during the plasma treatment were evaluated and a mechanism of dyeing was proposed. For the results obtained it is possible to propose a new dyeing process to polyamide fibers, more economical and more environmentally friendly. The good results obtained in the control of quality of the dyed fabrics can be responsible to permit the textile industry to respond the duality that society requires: increase profits, while simultaneously preserving the environment.