Estudo do tingimento de têxteis de poliéster utilizando carriers ecologicamente corretos

Abstract

A fibra de poliéster é a mais produzida no mundo devido ao seu desempenho e versatilidade de aplicações. Porém, seu tingimento em condições normais de temperatura e pressão é dificultado devido à sua característica hidrofóbica. Para isso, são comumente utilizados corantes dispersos em conjunto com transportadores, também conhecidos como carriers, que aceleram a taxa de tingimento e facilitam a difusão dos corantes em temperaturas abaixo de 130°C. Esses transportadores apresentam diversas desvantagens, como baixa resistência à luz, toxicidade, odor desagradável e são prejudiciais ao meio ambiente. Atualmente, vários compostos orgânicos vêm sendo investigados e aperfeiçoados como alternativas ao uso desses transportadores. O objetivo dessa pesquisa é avaliar a atuação da cumarina e do carvacrol como agente carriers através do desenvolvimento de um processo de tingimento de fibra de poliéster com corantes dispersos em temperatura inferior a 130°C. Foram realizados testes de tingimento com tecidos de 100% poliéster com o corante disperso C.I. Disperse Violet 28 utilizando cumarina, carvacrol e um carrier industrial nas temperaturas de 100 e 115ºC. Os tecidos tingidos foram caracterizados por meio de análises por colorimetria de reflexão, em termos de diferença de cor, força colorística, solidez à lavagem, à fricção e à luz, análise de superfície utilizando a microscopia eletrônica de varredura (MEV), bem como a alteração de grupos funcionais por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e, em todos os casos os resultados foram comparados com o método padrão de tingimento. Os resultados mostraram que 5% de cumarina, 7% de carvacrol e 1% de carrier comercial a 115ºC, obtiveram o melhor desempenho colorístico e de esgotamento do banho residual, apesar de não terem apresentado um rendimento tintorial igual ao tingimento convencional, mas levou a resultados próximos de 80% deste tingimento padrão. Quanto ao teste de solidez à lavagem e à fricção, todas as amostras apresentaram resultados satisfatórios, notas 4/5 e 3/4 respectivamente, por se tratar de um corante fluorescente, já que este tipo de corante é comumente conhecido por problemas de solidez. Para o teste de solidez à luz, os processos com e sem carriers apresentaram resultados diferentes entre si, apontando que a presença de carrier pode possuir efeitos sobre este teste. Além disso, foram analisadas as cinéticas e isotermas dos tingimentos e determinados os parâmetros termodinâmicos dos sistemas de tingimentos. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o que mais se ajustou quanto a cinética do tingimento. Para fins de isoterma, o modelo de Nernst foi utilizado para o estudo termodinâmico dos tingimentos. Nas análises de MEV e FTIR não foram evidenciadas diferenças estruturais significativas entre as amostras que possuíam carrier das que não possuíam. Logo, conclui-se que os compostos naturais apresentam resultados adequados para serem aplicados como carriers no processo de tingimento de poliéster por serem uma alternativa ecológica.

Abstract: Polyester fiber is the most produced in the world due to its performance and versatility in applications. However, dyeing it under normal temperature and pressure conditions is difficult because of its hydrophobic characteristics. To address this challenge, disperse dyes are commonly used along with transporters, also known as carriers, which accelerate the dyeing rate and facilitate dye diffusion at temperatures below 130°C. However, these carriers have several disadvantages, including low light resistance, toxicity, unpleasant odor, and harm to the environment. Currently, various organic compounds are under investigation and improvement as alternatives to the use of these transporters. The objective of this research is to evaluate the performance of coumarin and carvacrol as carrier agents through the development of a polyester fiber dyeing process with disperse dyes at temperatures below 130°C. Dyeing tests were conducted on 100% polyester fabrics using the disperse dye C.I. Disperse Violet 28 with coumarin, carvacrol, and an industrial carrier at temperatures of 100 and 115ºC. The dyed fabrics underwent characterization through analysis by reflectance colorimetry, assessing color difference, coloristic strength, and fastness to washing, friction, and light. Surface analysis was conducted using scanning electron microscopy (SEM), and alterations in functional groups were examined via Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). In all cases, the results were compared with those of the standard dyeing method. The findings indicated that employing 5% coumarin, 7% carvacrol, and 1% commercial carrier at 115°C yielded the best coloristic performance and exhaustion of the residual bath. However, despite not achieving dyeing yields equal to those of conventional dyeing, these conditions led to results close to that standard. In the washing and rubbing fastness test, all samples exhibited satisfactory results, with scores of 4/5 and 3/4 respectively. Even though being a fluorescent dye, which is commonly associated with fastness issues, no such problems were observed. However, in the light fastness test, processes with and without carriers yielded different results, suggesting that the presence of a carrier may influence this test. Additionally, the dyeing kinetics and isotherms were analyzed, and the thermodynamic parameters of the dyeing systems were determined. The pseudo-second-order model provided the best fit for the dyeing kinetics. For isotherm analysis, the Nernst model was employed for the thermodynamic study of dyeing. SEM and FTIR analyses revealed no significant structural differences between samples with and without carriers. Consequently, it is concluded that natural compounds demonstrate suitable results for application as carriers in the polyester dyeing process, offering an ecological alternative.