Uso de agente catiônico em processo de serigrafia com corante reativo em substrato de algodão

Abstract

No processo de estamparia serigráfica com substratos celulósicos, os corantes reativos se destacam por apresentarem tonalidades brilhantes, excelentes propriedades de solidez da cor à lavagem doméstica e toque suave. No entanto, neste processo os corantes reativos apresentam baixa afinidade com a celulose. A modificação química das fibras têxteis, a fim de melhorar a fixação dos corantes tem recebido uma grande atenção. Destacando-se o mecanismo de cationização em substrato de algodão, onde um agente catiônico modifica a estrutura das fibras, aumentando significativamente a afinidade dos corantes aniônicos. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi otimizar o processo de estamparia serigráfica com corante reativo vermelho 245 usando o agente catiônico cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropil trimetil amônio (CHPTAC) em substrato de algodão, estudado em duas técnicas de aplicação diferentes. No primeiro estudo foram otimizados os parâmetros da pasta de estamparia reativa utilizando tecidos de algodão cationizado com CHPTAC. As variáveis do processo foram selecionadas usando a abordagem de um fator por vez para selecionar regiões experimentais ótimas. Um planejamento fatorial de delineamento composto central foi usado para investigar o efeito combinado dos fatores concentração de ureia (64,75-135,25 g/L) e de álcali (15,9-44,1 g/L). As variáveis resposta foram a viscosidade da pasta, intensidade da cor, concentração de corante nos banhos de lavação posterior ao processo de estamparia e solidez a cor a fricção e lavagem, em tecidos de algodão cationizado e alvejados. Os modelos significativos mostraram excelente ajuste dos dados, os níveis ótimos dos fatores de concentração de ureia e álcali foram 100 g/L e 30 g/L. Os experimentos realizados em níveis ótimos mostraram que o número de lavagens pode ser reduzido consideravelmente quando comparado com estamparia tradicional. O tecido de algodão foi cationizado por inteiro, facilitando dessa forma a migração do corante não fixado para as áreas brancas, durante o processo de lavação. No segundo estudo avaliou-se a aplicação do agente catiônico CHPTAC no preparo da solução do corante reativo red 245, para facilitar a condução do processo de estamparia serigráfica e melhorar a fixação do corante à fibra. Neste processo realizou-se um planejamento BoxBehnken variando as concentrações de agente catiônico (40, 60 e 80 g/kg), de ureia (75, 100, 125 g/kg) e carbonato de sódio (20, 30 e 40 g/kg). No estudo analisou-se o pH, a viscosidade e o potencial zeta da pasta, a intensidade da cor, percentual de penetração das estampas, a concentração de corante nos banhos de lavação posterior ao processo de estamparia e solidez a fricção e lavagem das estampas. Os níveis ótimos dos fatores quantidade de agente catiônico, ureia e álcali foram encontrados 60 g/L, 100 g/L e 30 g/L, respectivamente. A aplicação direta do agente catiônico na pasta de estamparia resultou em uma significativa melhoria nas propriedades de solidez da cor, tanto em relação à lavagem doméstica quanto à fricção a seco e úmido. Além disso, foi observado um aumento no percentual de penetração do corante no tecido e no rendimento de cor (K/S) da estampa. O potencial zeta da pasta de corante reativo também foi elevado, contribuindo para a afinidade do corante com a fibra de algodão. Estes resultados indicam que a utilização do agente catiônico pode trazer benefícios significativos para a indústria têxtil, melhorando a qualidade e durabilidade das cores nos tecidos.

Abstract: In the screen printing process with cellulosic substrates, reactive dyes stand out for their bright shades, excellent properties of color fastness to domestic washing and soft touch. However, in this process the reactive dyes have low affinity for cellulose. Chemical modification of textile fibers to improve dye fixation has received a great deal of attention. Highlighting the mechanism of cationization in cotton substrate, where a cationic agent modifies the structure of the fibers, significantly increasing the affinity of the anionic dyes. Therefore, the objective of this work was to optimize the screen printing process with red reactive dye 245 using the cationic agent 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride (CHPTAC) on cotton substrate, studied in two different application techniques. In the first study, the parameters of the reactive printing paste were optimized using cotton fabrics cationized with CHPTAC. Process variables were selected using a one-factor-at-a-time approach to select optimal experimental regions. A central composite design factorial design was used to investigate the combined effect of urea (64.75-135.25 g/L) and alkali (15.9-44.1 g/L) concentration factors. The response variables were paste viscosity, color intensity, dye concentration in the washing baths after the printing process, and color fastness to rubbing and washing, in cationized and bleached cotton fabrics. The significant models showed excellent data fit, the optimal levels of the urea and alkali concentration factors were 100 g/L and 30 g/L. Experiments carried out at optimal levels showed that the number of washes can be reduced considerably when compared to traditional printing. The cotton fabric was cationized in its entirety, thus facilitating the migration of the unfixed dye to the white areas during the washing process. In the second study, the application of the cationic agent CHPTAC in the preparation of the red 245 reactive dye solution was evaluated, to facilitate the conduction of the screen printing process and improve the fixation of the dye to the fiber. In this process, a Box-Behnken planning was performed varying the concentrations of cationic agent (40, 60 and 80 g/kg), urea (75, 100, 125 g/kg) and sodium carbonate (20, 30 and 40 g /kg). The study analyzed the pH, viscosity and zeta potential of the paste, color intensity, percentage penetration of the prints, dye concentration in the washing baths after the printing process and solidity to friction and washing of the prints. The optimal levels of the factors amount of cationic agent, urea and alkali were found to be 60 g/L, 100 g/L and 30 g/L, respectively. The direct application of the cationic agent to the printing paste resulted in a significant improvement in the color fastness properties, both in relation to domestic washing and wet and dry rubbing. In addition, an increase in the percentage of penetration of the dye into the fabric and in the color yield (K/S) of the print was observed. The zeta potential of the reactive dye paste was also high, contributing to the affinity of the dye with the cotton fiber. These results indicate that the use of the cationic agent can bring significant benefits to the textile industry, improving the quality and durability of colors in fabrics.