Avaliação da eficácia de diferentes estabilizadores do peróxido de hidrogénio no branqueamento de fibras celulósicas

Abstract

Pretendeu-se nesta dissertação desenvolver um processo de tratamento prévio, mais concretamente uma branqueação, tendo em vista a melhoria do processo, na empresa Riler Indústria Têxtil, S.A.. Para tal, procedeu-se à incorporação de novos estabilizadores no banho da meia branqueação do algodão, com o objetivo de avaliar a eficácia destes agentes químicos neste processo de tratamento, quer a nível do substrato têxtil, quer no procedimento industrial. Para efetuar a melhoria do processo de branqueamento, definiram-se duas etapas. Numa primeira fase, estudou-se e avaliou-se o processo produzido na empresa. Esta etapa teve como principal objetivo aprender como funciona o processo de branqueio numa unidade industrial, em grande escala. Após compreendido o processo de produção do substrato têxtil realizou-se um branqueio conforme a receita utilizada na empresa. Outro dos objetivos nesta primeira etapa foi reproduzir o processo de branqueamento efetuado na empresa e controlá-lo à escala laboratorial. A segunda etapa foi realizada no laboratório da Universidade do Minho, onde foram testados outros estabilizadores, cedidos gentilmente pela empresa Riler Indústria Têxtil, S.A., no branqueio de um tecido 100% algodão, vulgarmente conhecido por tecido turco ou felpo. A constituição é diferente em todos os estabilizadores, sendo o Toxal 17N o único constituído apenas por compostos orgânicos. O Toxesperse Roll tem na sua constituição silicatos e o Toxal H2O2 é uma mistura de compostos orgânicos e silicatos. Neste trabalho foi avaliada a decomposição de peróxido de hidrogénio, o grau de branco, as propriedades de hidrofilidade e mecânicas no processo de branqueamento do algodão A avaliação dos resultados obtidos, no que diz respeito à decomposição do peróxido de hidrogénio ao longo do processo de branqueamento, foi realizada de acordo com o procedimento descrito na norma AATCC Test Method 102-2002. A avaliação do grau de branco foi efetuada durante o processo, ao fim de 10, 20, 30,40, 50 e 60 minutos. Para avaliar a hidrofilidade do algodão, procedeu-se à determinação do ângulo de contacto. Por fim, para analisar as propriedades mecânicas, realizou-se o teste da resistência à tração à teia e à trama. Analisando os resultados obtidos após a realização do procedimento descrito na norma AATCC Test Method 102-2002, pode concluir-se que o uso de estabilizador efetivamente reduziu a velocidade de composição do peróxido de hidrogénio. Aos 60 minutos pode-se observar que os estabilizadores Toxesperse Roll e o Toxal 𝐻2𝑂2 destacam-se como sendo bons retardadores na decomposição do peróxido de hidrogénio em relação aos restantes. Em relação à hidrofilidade, constatou-se que o estabilizador Toxesperse Roll se revelou ser o mais eficaz, tornando o felpo mais hidrofílo (59º) em relação ao estabilizador usado na empresa, o Ruco-Flow AIL ( 78,9º), tal como os restantes estudados o Toxal 𝐻2𝑂2 (71,5º) e o Toxal 17N (71,19º). Quanto ao grau de branco, observou-se que o substrato branqueado com Toxesperse Roll apresenta um valor de 65,54 na escala de Berger, tal como o Ruco-Flow AIL (65,89), enquanto que os estabilizadores Toxal 𝐻2𝑂2 e o Toxal 17N apresentam valores ligeiramente inferiores sendo respetivamente de 64,09 e de 64,07. No que diz respeito às propriedades mecânicas pode-se dizer que a resistência à tração no sentido da trama aumenta com o uso do Toxesperse Roll (401,5 N) apesar de não ser o estabilizador mais eficaz. O estabilizador usado pela empresa, o Ruco-Flow AIL e o Toxal 𝐻2𝑂2 apresentam maior eficácia sobre esta propriedade, obtendo-se uma força de rutura média de 461,89N e 457,5N respetivamente. Pelo contrário o Toxal 17N é o estabilizador menos eficaz obtendo-se uma força de rutura média de 372,7N. Em relação ao alongamento pode-se concluir que o uso de estabilizador melhora esta propriedade, apesar de não ser o mais eficaz, tal como na resistência à tração. Em suma pode-se concluir que, o Toxesperse Roll pode ser uma alternativa ao uso do Ruco-Flow AIL uma vez que aos 60 minutos de branqueamento este estabilizador se mostra dos mais eficazes na diminuição da velocidade de decomposição do peróxido de hidrogénio. Por outro lado, o Toxesprese Roll proporciona uma maior hidrofilidade ao algodão durante o processo de branqueamento. Em relação ao grau de branco também proporciona um valor idêntico ao evidenciado pelo Ruco-Flow AIL. No que diz respeito às propriedades mecânicas, apesar de o Ruco – Flow AIL apresentar forças de rotura superiores no sentido da trama, o estabilizador proporciona ao algodão uma resistência aceitável após o branqueamento.

The aim of this dissertation it was to develop a pre-treatment process, namely bleaching, in order to improve the process, in the enterprise Riler Indústria Têxtil, SA. To this end, new stabilizers were incorporated into the cotton half-bleaching bath, in order to evaluate the effectiveness of these chemical agents in that treatment process, either in the textile substrate level andeither in the industrial procedure. To carry out this improvement process, two steps were defined. In a first phase, the process produced in the enterprise was studied and evaluated. The main aim of this step was to learn how the bleaching process works in a large-scale industrial unit. After understanding the production process of the textile substrate, a whitening was performed according to the recipe used in the enterprise. Another of the objectives of this first stage was to reproduce the bleaching process carried out in the enterprise and to control it on a laboratory scale The second step was carried out at the Minho University laboratory, where other stabilizers were tested, courtesy of the enterprise Riler Indústria Têxtil, S.A., in the bleaching of a 100% cotton fabric, commonly known as Turkish or terry cloth. The chemical composition is different in all stabilizers, with Toxal 17N being the only one consisting only of organic compounds. Toxesperse Roll has a silicate base and Toxal H2O2 is a mixture of organic compounds and silicates. In this work the hydrogen peroxide decomposition, the white degree, the hydrophilicity and mechanical properties in the cotton bleaching process were evaluated. The results evaluation of the obtained with regard to the hydrogen peroxide decomposition throughout the bleaching process was performed according to the procedure described in AATCC Test Method 102-2002. The evaluation of the white degree was performed during the process, after 10, 20, 30.40, 50 and 60 minutes. To assess the cotton hydrophilicity, the contact angle was determined. Finally, to analyze the mechanical properties, the tensile strength test for the warp and weft was performed. Analyzing the results obtained after performing the procedure described in AATCC Test Method 102-2002, it can be concluded that the use of stabilizer effectively reduced the rate of hydrogen peroxide decomposition. At 60 minutes it can be seen that the stabilizers Toxesperse Roll and Toxal H2O2 stand out as being good retardants in the decomposition of hydrogen peroxide relative to the others. Regarding hydrophilicity, it was found that the Toxesperse Roll stabilizer proved to be the most effective, making the cotton more hydrophilic (59º) compared to the stabilizer used in the enterprise, the Ruco-Flow AIL (78,9º), as the others studied, Toxal H2O2 (71,5º) and Toxal 17N (71,19º). As for the white degree, it was observed that the Toxesperse Roll bleached substrate has a value of 65,54 on the Berger scale, as did Ruco-Flow AIL (65,89), while the Toxal H2O2 and Toxal 17N stabilizers presented values slightly lower than 64,09 and 64,07 respectively. Regarding mechanical properties it can be stated that the tensile strength in the weft direction increases with the use of Toxesperse Roll (401,5 N) although it is not the most effective stabilizer. The stabilizer used by the company, the Ruco-Flow AIL and the Toxal H2O2 are more effective on this property, obtaining an average breaking force of 461,89N and 457,5N respectively. In contrast, Toxal 17N is the least effective stabilizer with an average breaking strength of 372,7N. Regarding stretching, it can be concluded that the use of the Toxesperse Roll stabilizer improves this property, although it is not the most effective, as in tensile strength. In short, it can be concluded that Toxsperse Roll may be an alternative to using Ruco-Flow AIL since at 60 minutes of bleaching this stabilizer is most effective in decreasing the decomposition rate of hydrogen peroxide. On the other hand, Toxesprese Roll provides greater hydrophilicity to cotton during the bleaching process. In relation to the degree of white it also provides a value similar to that evidenced by Ruco-Flow AIL. Regarding mechanical properties, although Ruco-Flow AIL has higher weft breaking forces, the stabilizer gives cotton a resistance acceptable after bleaching.