UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ciencias

Escuela Profesional de Qumica

INFORME DE COMPETENCIA PROFESIONAL

PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE

LICENCIADO EN QUIMICA

Control del Proceso de Teido de las Fibras de Algodn

Presentado por:

PEREIRA BOITANO JUAN BRAULIO

Asesora:

M Se. OTILIA ACHA DE LA CRUZ

LIMA PER

2014

AGRADECIMIENTOS

A Dios, por haberme permitido llegar hasta este punto, haberme dado

salud para lograr mis objetivos, adems de su infinita bondad y amor por darme la oportunidad de vivir y por estar conmigo en cada paso que doy,

por fortalecer mi corazn e iluminar mi mente y por haber puesto en mi

camino a aquellas personas que han sido mi soporte y compaa durante

todo el periodo de estudio.

Il

DEDICATORIA

Principalmente a Dios por permitir realizar este trabajo que es muy

importante y especial para mi formacin profesional. A mis padres,

porque creyeron en mi y porque me sacaron adelante, dndome

ejemplos dignos de superacin y entrega, porque en gran parte gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada mi meta, ya que siempre estuvieron

impulsndome en los momentos ms difciles de mi carrera. A mi

esposa por su gran apoyo y motivacin.

CONTROL DEL PROCESO DE TEIDO

DELAS

FIBRAS DE ALGODN

IV

RESUMEN

En este trabajo, se establecieron diferentes parmetros y variables que influyen en el proceso de teido de la fibra de algodn. Para esto se tomaron valores de

referencia estndares realizados por el laboratorio como la seleccin de tricroma,

el pH, la temperatura, el tiempo de agotamiento, la relacin de bao, la seleccin de curva de teido, los cuales son llevados a nivel de planta para la reproducibilidad

del color. Dentro del proceso de teido tambin se involucraron algunas variables

como el grado de blanco del previo, su hidrofilidad y la calidad del agua. Los teidos

a nivel de planta se llevaron a cabo con telas de tejido de punto 100 % algodn en

mquinas Multiflow MCS que cuenta con un sistema automatizado donde todo el

proceso fue monitoreado verificando el envo de los insumos qumicos por la cocina

automtica. Para obtener las condiciones ptimas, fue necesario saber cmo los

resultados dependen de las propiedades de los colorantes reactivos con la fibra

celulsica, donde la relacin entre el tiempo de teido, el equilibrio de tintura

(agotamiento), el tipo de colorante y la adicin de los auxiliares de teido son

importantes; haciendo posible predecir el control del pH de bao de teido, la

adicin de auxiliares para obtener la curva de agotamiento y la fijacin ptima del

colorante reactivo con la fibra. Se realizaron teidos para distintos colores donde las

lecturas realizadas por el espectrofotmetro contra el estndar indicaron valores

dentro del rango de aprobacin con DE* < 0,5 presentando variaciones de tonalidad poco apreciables por el ojo humano, los valores de Da*, Db* y DL* indican la tendencia del color contra el estndar.

Palabras clave: Control del proceso de teido, fibra de algodn, tratamiento previo, teido, colorantes reactivos, tricroma, sustantividad, reactividad, migracin.

V

NDICE GENERAL

Pgina- PRESENTACIN XVIII- OBJETIVOS DEL TRABAJO XIX

CAPTULO I 1

1.1. INTRODUCCIN 1

1.1.1. Presentacin de la empresa 11.1.2. Diagnostico funcional 1

1.1.2.1. Organizacin 11.1.2.2. Productos y servicios 21.1.2.3. Clientes 31.1.2.4. Proveedores 41.1.2.5. Procesos 4

1.1.3. Funciones del qumico dentro de la empresa 51.1.4. Industria textil 61.1.5. Subsectores textiles 7

CAPTULO II 8

2.1. FIBRAS TEXTILES 8

2.2. PROPIEDADES DE LAS FIBRAS TEXTILES 8

2.2.1. Propiedades geomtricas 92.2.2. Propiedades qumicas 92.2.3. Propiedades fsicas 10

2.3. CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS TEXTILES 112.3.1. Fibras naturales 11

a) El algodn 11b) La lana 12c) La seda 13

2.3.2. Fibras artificiales 14a) Rayn 14b) Acetato de celulosa 15c) Modal 16

2.3.3. Fibras sintticas 16a) Nylon 16b) Polister 17

2.4. EL ALGODN 182.4.1. Informacin botnica 182.4.2. Variedades y pases productores 192.4.3. Formacin del algodn 20

VI

2.4.4. Tipos de algodn 212.4.5. Partes de la fibra de algodn 21

a) Cutcula 21b) Pared primaria 22c) Pared secundaria 22d) Lumen 23

2.4.6. Propiedades fsicas del algodn 24a) Color y brillo 24b) Madurez 25c) Finura 25d) Longitud 25

2.4.7. Composicin del algodn 25a) Residuos pigmentados 27b) Sustancias nitrogenadas 27c) Sustancias minerales 27d) Ceras, aceites y grasas 27e) Sustancias Pcticas 28

2.5. FUNDAMENTOS DE COLORIMETRA 292.5.1. La percepcin del color 292.5.2. Descripcin de la sensacin visual del color 30

a) El tono o tonalidad cromtica 30b) La saturacin o pureza 30c) La claridad 31

2.5.3. Fuente de luz (iluminante) 322.5.4. Observador 342.5.5. Objeto 352.5.6. Escala de color 362.5.7. Medida del color 382.5.8. Proceso de medida 39

2.6. TEORA DEL COLOR 40

2.7. LOS COLORANTES Y SU CLASIFICACIN 432.7.1. Cromforos 442.7.2. Auxcromos 46

2.8. CLASIFICACIN DE LOS COLORANTES 472.8.1. Colorantes naturales 47

2.8.1.1. Por sus caractersticas fsicas 482.8.1.2. Porsu composicinqumica 48

2.8.1.2.1. Colorantes Flavonoides 492.8.1.2.2. Colorantes Carotenoides 542.8.1.2.3. Colorantes tipo Quinona 552.8.1.2.4. Colorantes Indlicos 592.8.1.2.5. Colorantes derivados de la Delfinidina 602.8.1.2.6. Colorantes derivados Dihidropilano 612.8.1.2.7. Grupo Betleina 62

Vil

2.8.1.2.8. Grupos Xantonas 632.8.1.2.9. GrupoTanino- Pirogallo y Catecol 642.8.1.2.10. Grupo Clorofila 65

2.8.2. Colorantes artificiales 662.8.2.1. Caractersticas que definen y clasifican a la mayora de los

colorantes artificiales. 66a) Colorantes cidos y bsicos 66b) Colorantes directos (sustantivos) 69c) Colorantes a la tina 70d) Colorantes dispersos 71e) Colorantes sulfurosos 71f) Colorantes de complejo metlico 72g) Colorantes reactivos 74

2.9. COLORANTES PARA FIBRAS CELULSICAS 75

2.9.1. Colorantes reactivos 772.9.1.1. Propiedades de los colorantes reactivos 782.9.1.2. Estructura bsica de un colorante reactivo 78

a) Cromforo 78b) Grupo puente 79c) Grupo reactivo 79

2.9.1.3. Diferentes tipos de estructuras de colorantes reactivos 79a) Colorantes monoreactivos 79b) Colorantes b'ireactivos con un solo cromforo 80c) Colorantes bireactivos con dos cromforos 80

2.9.1.4. Colorantes reactivos segn la reactividad 80I. Altamente reactivos 81II. Muy poco reactivos 81

III. Aplicados en baos por agotamiento bifuncionales 81IV. Tipo vinil sulfona 81

2.9.1.5. Clasificacin de los grupos reactivos 81a) Grupo reactivos aromticos 81b) Grupos reactivos alifticos 81

2.9.1.6. Factores de la propiedad de teido 832.9.1.6.1. Afinidad 832.9.1.6.2. Sustantividad 832.9.1.6.3. Reactividad 84

I. Ventajas al teir con colorantes reactivos de baja reactividad 87II. Ventajas al teir con colorantes reactivos de altareactividad 87

2.9.1.7. Concepto sobre el poder de difusin 872.9.1.8. Modo de fijacin del colorante a la fibra 882.9.1.9. Factores que influyen en la absorcin y en la reaccin 92

2.10. PROCESO DE TEIDO DE LA FIBRA DE ALGODN 96

2.10.1. Tratamientos previos2.10.1.1. Desmineralizado

9696

Vili

2.10.1.2. Descrudado 982.10.1.3. Blanqueo qumico 1002.10.1.4. Antipilling 1032.10.1.5. Productos auxiliares usados en el tratamiento previo 107a) Productos tensoactivos 107b) Secuestrantes 109c) Antiespumantes 112d) Antiquiebre 113e) Estabilizador de perxido 113

2.10.2. Teido 1152.10.2.1. Fasede tintura neutra: Absorcin 115a) Influencia de la naturaleza del colorante 115b) Influencia de la relacin de bao 116c) Influencia de la concentracin del electrolito 117d) Influencia del pH 117e) Influencia de la temperatura 117f) Influencia del tipo de fibra 1182.10.2.2. Fase intermedia alcalina: Absorcin y reaccin 1182.10.2.3. Fase final: Eliminacin del colorante hidrolizado 1192.10.2.4. Curva de agotamiento y fijado 120

2.10.4. Acabado 1222.10.4.1. Suavizado 1222.10.4.2. Siliconado 1232.10.4.3. Resinado 123

CAPTULO III

3.1. PROCESO EXPERIMENTAL DE TINTURA CON COLORANTESREACTIVOS 125

3.1.1. Descripcin de la parte experimental 1253.1.2. Diagrama de flujo 1293.1.3. Formulacin del tratamiento previo y teido 1353.1.4. Curvas de los procesos 1383.1.5. Tricromas estandarizadas 1433.1.6. Principales controles a considerar en la planta de tintorera 144

3.1.6.1. Controles del previo 1453.1.6.2. Controles de tintura 146

3.1.7. Reacciones involucradas en el proceso de teido 153

CAPTULO IV 157

4.1. ACTIVIDADES Y MEJORAS REALIZADAS 157

CAPTULO V 159

5.1. CONCLUSIONES 1665.2. RECOMENDACIONES 168

IX

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 169

ANEXOS 176

X

NDICE DE FIGURAS

PginaFigura 1.1. Participacin de clientesde Venta de Servicio 2011. 3Figura 1.2. Mapa de Procesos Unidad Tintorera. 5Figura 1.3. Principales procesos de la cadena de produccin textil. 6Figura 2.1. Fibra natural del algodn. 12Figura 2.2. Fibra natural de la lana. 12Figura 2.3.a. Fibra natural de la seda. 13Figura 2.3.b. Estructura qumica del monmero aminocido. 13Figura 2.3.c. Estructura qumica de la seda. 13Figura 2.4. La celulosa se trata con un lcali y disulfuro de carbono 15

para producir el Xantano de celulosa.Figura 2.5. Estructura qumica del acetato de celulosa 16Figura 2.6. Nylon 6 (arriba) y nylon 6,6 (abajo), mostrando la 17

direccin de los enlaces peptdicos, nica diferencia estructural entre ellos

Figura 2.7. Estructura qumica del Polister. 17Figura 2.8. Componentes formados por la pared celular de la fibra de 22

algodn.Figura 2.9. Vista microscpica de la pared primaria. 22Figura 2.10. Vista microscpica de la pared secundaria. 23Figura 2.11. La Celulosa. 23Figura 2.12. Diagrama de las capas de la pared celular de una fibra de 24

algodn.Figura 2.13. Estructura qumica de la celulosa. 25Figura 2.14. Reaccin de saponificacin de un cido graso. 27Figura 2.15. Estructura del alcohol glicerol trihdrico. 27Figura 2.16. Estructura de los esteres: Donde R puede ser C15H31, 28

C '|7 H 35i C - |7 H 33.

Figura 2.17. Reaccin de la pectosa en medio alcalino. 28Figura 2.18. Los tres elementos del trinomio: Fuente - Objeto - 30

Observador.Figura 2.19. Los tres factores de clasificacin natural de los colores. 30Figura 2.20. Los tres factores de percepcin visual: Tono / Tonalidad 32

cromtica (Rojo) - saturacin / pureza (vivo) - claridad (claro).

Figura 2.21. Luz diurna descompuesta en los colores espectrales 32(arco iris).

Figura 2.22. Distribucin de potencia espectral de iluminantes 34estndar D65, C, A y de iluminantes fluorescentes recomendados por la CIE (F2, F7 y F11).

Figura 2.23. Al observar un objeto, el ojo se integra sobre una 35superficie amplia, lo cual se correlaciona mejor con el observador de 10.

Figura 2.24. Curvas espectrales para los colores Rojo, Azul y Verde. 36Figura 2.25. Escala de color CIELab. 36Figura 2.26. Ecuacin de la diferencia de color total. 37

XI

37383941

42

465152

53

54545556

57

585960606162636364656667

6767

697070727373747475787980

Diferencia visual de 2 muestras con igual valor de AE*. Cambio de las componentes colorimtricas individuales. Espectrofotmetro de reflectancia.Transiciones electrnicas inducidas por la absorcin de energa.Transiciones electrnicas permitidas por la mecnica cuntica.Grupos auxcromos mas importantes.Formacin de la calcona.Estructura qumica del in flavilio, formando en este caso una sal con el anin cloruro.Estructura de la antocianidina con diferentessustituyentes.Estructura molecular del p caroteno.Estructura molecular del licopeno.Estructura de la Xantofila.Enumeracin de los carbonos en el ncleo de las antraquinonas.Estructura de la antraquinona con diferentessustituyentes.Estructura de la 1,4-naftoquinona.Formacin de los colorantes indlicos.Reacciones para la formacin de colorante ndigo. Estructura qumica de la delfinidina.Estructura molecular del colorante de Palo de Campeche. Estructura qumica de los colorantes del grupo Betleina. Estructura qumica del ncleo Central de la xantonas. Estructura qumica del gamma-mangostin.Estructura qumica del tanino condensado.Estructura qumica del Galotanino.Estructura qumica de la clorofila ayb.Ejemplos de colorantes cido y bsico y modo de fijacin en la fibra.Modo de fijacin de los colorantes cidos y bsicos. Estructura qumica de algunos colorantes cidos y bsicos.Estructura de los colorantes azoicos.Estructuras qumicas tiazlicos.Proceso de reduccin del colorante a la tina.Proceso de reduccin de los colorantes sulfurosos. Coloracin al mordiente con colorantes azoicos.Estructura de colorantes pre-metalizados.Coloracin al mordiente con antraquinonas.Modo de accin de los colorantes reactivos.Ejemplos estructurales de colorantes textiles.Estructura bsica de un colorante reactivo.Estructura de un colorante monoreactivo.Estructura de un colorante bireactivo con 1 solo grupo

XII

80

848586

8890

91

91929292949499

102102104105

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138139139140

140

141141142

cromforo.Estructura de un colorante bireactivo con 2 grupos cromforos.Sustantividad de los colorantes reactivos.Reactividad de los colorantes reactivos.Temperatura de fijacin de los diferentes grupos reactivos comerciales.Estructura qumica del D-Glucopiranosa.Estructura de la Celulosa. Los enlaces de puente de H entre unidades de glucosa ayudan a hacer rgida la estructura.Estructura del colorante reactivo Azul Brillante Procin MR.Reaccin del colorante con la celulosa.Base conjugada de la celulosa.Fraccin de la especie reactiva de la celulosa.Clculo de la fraccin de disociacin.Mecanismo de sustitucin nucleoflica.Mecanismo de eliminacin y adicin.Reaccin de saponificacin de un triglicrido.Oxidacin de los grupos hidroxilo terminal y medio. Reaccin del perxido con iones metlicos.Mecanismo de hidrlisis enzimtica de la celulosa.Tejido antes del tratamiento antipilling (izquierda) y despus (derecha).Caractersticas de pH y temperaturas de actividad enzimtica de las celulasas.Estructura qumica de diferentes polifosfatos.Reaccin de un polifosfato con el calcio.Descomposicin del perxido.Esquema del mecanismo de tintura de fibras celulsicas con colorantes reactivos.Esquema de fijacin de un colorante birreactivo. Preparado de tela cruda.Ingreso de la tela cruda a la mquina de teido.Mquina MCS Multiflow, esquema del recorrido de la tela. Procesos principales en el mapa de procesos unidad de tintorera.Curva de proceso del descrude RD local.Curva de proceso del descrude RD local ms antipilling. Curva de proceso del descrude RD exportacin.Curva de proceso del descrude RD exportacin ms antipilling.Curva de proceso del descrude RD exportacin con soda ms antipilling.Curva de proceso del blanqueo qumico.Curva de proceso del blanqueo qumico con antipilling. Curva del proceso de teido.

XIII

142149

152

154155157158159

160

161

162

163

164

Curva del proceso de Jabonado.Diagrama de diferencia de color indicando el punto de distribucin para cada partida evaluada contra el Navy estndar.Diagrama de diferencia de color indicando el punto de distribucin para cada partida evaluada contra el Yellow estndar.Reaccin de un cromforo con el oxigeno activo Mecanismo de la hidrlisis de la celulosa.Grfica de curvas regresivas y progresivas.Curva de teido con bicarbonato de sodio.Diagrama y diferencia de color CIE L*a*b* para el color Navy.Diagrama y diferencia de color CIE L*a*b* para el color Raspberry.Diagrama y diferencia de color CIE L*a*b* para el color Lime.Diagrama y diferencia de color CIE L*a*b* para el color Black.Diagrama y diferencia de color CIE L*a*b* para el color Forest.Diagrama y diferencia de color CIE L*a*b* para el color Red.

9101011263340414445

45

46

4848484950515253545657575861616977

79

82

898993

97101108111

NDICE DE TABLAS

Propiedades geomtricas de las fibras textiles. Propiedades qumicas de las fibras textiles.Propiedades fsicas de las fibras de algodn.Clasificacin de las fibras textiles.Composicin de la fibra de algodn.Descripcin de iluminantes normalizados ms usado. Diferentes tipos de radiaciones electromagnticas. Radiacin absorbida y color observado.Principales grupos cromforos.Coloracin de los difenilpolienos para diferentes valores de n.Coloracin del anillo bencnico con distintos grupos cromforos.Cambio de coloracin de la estructura con diferentes sustituyentes auxcromos.Caractersticas fsicas de los colorantes naturales.Grupos principales de los colorantes flavonoides.Grupos principales de los colorantes carotenoides.Grupos principales de los colorantes tipo quinonas. Estructura molecular de algunos flavonoles.Estructura molecular de algunas flavononas.Estructura de la antocianina y la antocianidina. Antocianidinas con diferentes sustituyentes.Longitud de onda y coloracin de algunas antocianidinas. Estructura y nombres de algunas antraquinonas.Estructura y nombres de algunas antraquinonas.Longitud de onda y coloracin de algunas antraquinonas Longitud de onda y coloracin de algunas naftoquinonas. Nombres de algunas delfinidinas.Caractersticas de los derivados dihidropilano.Posibles estructuras azoicas.Principales caractersticas de las diferentes familias de colorantes de aplicacin a las fibras celulsicas.Matices de los colorantes reactivos con diferentes grupos cromforos.Ejemplos significativos de cada uno de los grupos reactivos de los colorantes para fibras celulsicas. Contante de disociacin de algunos alcoholes.Velocidad relativa de reaccin de alcoholes.Distribucin del colorante. (Col-CI), representa un colorante monoclorotriaznico.Contenido de minerales de diferentes tipos de algodn. Reacciones durante el blanqueo qumico.Caractersticas de los productos tensoactivos.Diferentes tipos de secuestrantes aminopolicarboxilados.

XV

Tabla 2.37. Diferentes tipos de antiespumantes siliconados y no 112siliconados.

Tabla 3.0. Controles que se debe cumplir durante el proceso de 127teido.

Tabla 3.1. Rutas de acabado de tela de tejido de punto. 127Tabla 3.2. Concentraciones de reactivos utilizados para el descrude 135

RD (local).Tabla 3.3. Concentraciones de reactivos utilizados para el descrude 135

RD (exportacin).Tabla 3.4. Concentraciones de reactivos utilizados para el descrude 135

RD mas antipilling. El uso del Sequion M-500 es solo para descrude exportacin.

Tabla 3.5. Concentraciones de reactivos utilizados para el descrude 136 RD con soda ms antipilling.

Tabla 3.6. Concentraciones de reactivos utilizados para el blanqueo 136qumico.

Tabla 3.7. Concentraciones de reactivos utilizados para el blanqueo 137qumico mas antipilling.

Tabla 3.8. Formulacin de lareceta de teido. 137Tabla 3.9. Concentraciones de reactivos utilizados en el jabonado. 138Tabla 3.10. Tricromas estandarizadas para diferentes tipos de 143

matices.Tabla 3.11. Objetivos y procedimientos de los controles del previo 145Tabla 3.12. Objetivos y procedimientos de los controles del teido. 146Tabla 3.13. Formulacin y control de procesos color Navy. 147Tabla 3.14. Correccin de volumen y sal en el teido color Navy. 148Tabla 3.15. Diferencia de color de diferentes partidas evaluados 149

contra el Navy estndar.Tabla 3.16. Formulacin y control de procesos color Yellow. 150Tabla 3.17. Correccin de volumen y sal en el teido color Yellow. 151Tabla 3.18. Diferencia de color de diferentes partidas evaluados 152

contra el Yellow estndar.

Tabla 4.0. Curva y tiempo en lisos (1 liso = 90 s) para la 158dosificaciones de los lcalis.

Tabla 4.1. Valores de pH para diferentes lotes de teido color Navy. 159Tabla 4.2. Valores de pH para diferentes lotes de teido color 160

Raspberry.Tabla 4.3. Valores depH para diferentes lotes de teido color Lime. 161Tabla 4.4. Valores de pH para diferentes lotes de teido color Black. 162Tabla 4.5. Valores de pH para diferentes lotes de teido color Forest. 163Tabla 4.6. Valores de pH para diferentes lotes de teido color Red. 164Tabla 4.7. Valores de DE* y tendencia de los colores obtenidos. 165Tabla 5.0. Rango de valores de pH de agotamiento para diferentes 166

porcentajes de colorante.

XVI

ANEXOS

Tabla 1 Tabla 2 Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5

Figura 6 Figura 7

Figura 8

Figura 9

Figura 10 Figura 11 Figura 12 Figura 13

Figura 14 Figura 15

Figura 16 Figura 17 Figura 18 Figura 19 Figura 20

Propiedades de insumos qumicos 1.Propiedades de insumos qumicos 2.Mquina de teido MCS MULTIFLOW y sus partes. Maquinaria para el ennoblecimiento textil 1.Maquinaria para el ennoblecimiento textil 2.Influencia del perxido residual sobre un teido reactivo. Tiras reactivas para determinar el perxido residual en el blanqueo qumico.Kit de reactivos para determinar la dureza del agua. Manual de instrucciones para determinar la dureza del agua.Prueba del grado de hidrofilidad de un tejido, adems del tiempo de absorcin, se observa la uniformidad del esparcido.Daos de la fibra por influencia de cidos y agentes oxidante.Dao de la fibra por formacin de hidrocelulosa.Dao de la fibra por formacin de oxicelulosa.Dao cataltico por presencia de metales pesados.Test Rojo-Verde, anlisis del algodn maduro y no maduroMedidas de la dureza del agua.Equipo Datacolor SPECTRUM para la lectura de muestras.Esfera integradora del espectrofotmetro.Equipo para teido de muestras.Dispensador automtico.Analizador de tinte VDA.Comparacin de las curvas de agotamiento realizadas por el VDA de un proceso regular y un proceso ptimo.

Pgina176177178179 178 181

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188189190191

192

XVII

cmmmmnm|jmpmhagmgkgLmLmins0CdtexPad-RBPESPACELDL*Da*Db*DCDHDE*

LISTA DE ABREVIATURAS

centmetrometromilmetronanmetromicrmetropicmetrohectreagramomiligramokilogramolitromililitrominutossegundosgrados Celsiusdecitex (masa en gramos por cada 10000 metros de fibra)

batch teido a la continua relacin de bao polister poliamida celulosadiferencia de luminosidaddiferencia de color rojo - verdediferencia de color amarillo - azuldiferencia de saturacin o intensidad del colordiferencia del ngulodiferencia de color total

XVIII

PRESENTACIN

La fibra de algodn debido a la facilidad para formarla en hilos, por su resistencia,

absorbencia, facilidad para lavarla y teirla; la planta textil emplea una amplia gama

de colorantes y otros compuestos qumicos, incluidos cidos, bases, sales, agentes

humedecedores, dispersantes, secuestrantes y productos para su acabado; de

todos estos qumicos, los nicos que se retienen en la fibra de algodn en un alto

porcentaje son los colorantes reactivos; que se han caracterizado especialmente

por un variado rango de tonos y brillos, excelente humectacin y mtodos simples

para el teido.

El proceso de teido no solo consiste en aplicar color sobre una fibra, sino en

distribuirlo uniformemente a travs de la misma y fijarlo lo ms permanente posible;

el cual se basa en la propiedad de algunas molculas orgnicas de retener la luz en

una determinada longitud de onda dentro del espectro visible. El principio de tintura

utilizado en la industria textil es el de agotamiento que consiste en un bao acuoso

con colorantes que tienen afinidad por la fibra. En la tintura de agotamiento, el

colorante es transportado a la superficie de la fibra por el movimiento del bao con

colorante o el textil, es entonces adsorbido en la superficie de la fibra y se difunde

en la misma. Por ltimo, dependiendo de la interaccin del colorante con la fibra,

har que se fije qumica o fsicamente. Para teir por agotamiento, las frmulas

estn constituidas en relacin al peso de los productos textiles.

Este informe presenta una visin general del tratamiento de la fibra de algodn y su

tintura con colorantes reactivos, orientado principalmente al control de diversos

parmetros que implica un mejor desarrollo del color, logrando como producto final

el cumplimiento de los estndares de calidad buscando satisfacer las necesidades

del cliente.

XIX

OBJETIVOS DEL TRABAJO

Objetivo general:

- Establecer los parmetros y variables que influyen en el proceso de teido de

la fibra de algodn.

Objetivos especficos:

- Analizar el proceso de teido mediante la recopilacin de informacin para dar

un mejor soporte cientfico.

- Determinar los valores de pH durante el proceso de teido.

- Identificar las variables ms importantes del proceso de teido de las fibras de

algodn con colorantes reactivos.

- Analizar la curva de teido para la mejora del proceso.

Evaluar las caractersticas y propiedades de los productos que sern utilizados durante el proceso.

1

CAPTULO I

1.1. INTRODUCCIN

1.1.1. Presentacin de la empresa

La empresa Filasur S.A. inici sus actividades por los aos 70, fabricando hilados

acrlicos, tejidos planos y tejidos de punto. La empresa se constituye en 1997 por la

fusin de 2 empresas: la primera, dedicada a la hilatura de fibras acrlicas y la

segunda, dedicada a la hilatura de fibras de algodn, tejidos planos y tejidos de

punto. El objetivo de la fusin fue el mejoramiento en la utilizacin de los recursos y la consecuente disminucin de costos.

Desde que se inici en los negocios textiles, la reinversin ha sido continua debido

a que el mercado nacional e internacional est incrementando siempre sus

exigencias de calidad y la inversin se hace necesaria para mantener satisfechos a

sus clientes. La empresa cuenta con una slida participacin en el abastecimiento

a los principales productores de prendas de vestir para exportacin. Adems de su

presencia en el mercado peruano, la empresa exporta directamente a varios pases

latinoamericanos y europeos consolidndose como un confiable productor debido a

su constante renovacin e innovacin tecnolgica, tanto en sus procesos productivos como en los administrativos y de ventas.

1.1.1. Diagnstico funcional

1.1.1.1. Organizacin

La empresa tiene una estructura organizacional de tipo funcional, a pesar de ser

una empresa de origen familiar, se ha desarrollado de manera adecuada y cuenta

cada vez con ms personal capacitado para un mayor y mejor desenvolvimiento

como empresa. La empresa se conforma de tres unidades de negocio:

Unidad Hilandera Unidad Tintorera

Unidad Confecciones

2

Las dos primeras cuentan con instalaciones y maquinarias, a diferencia de la

unidad Confecciones, que terceriza los servicios que requiere, encargndose solo

de la logstica y las gestiones comerciales. Las tres unidades trabajan

interrelacionados: Hilandera abastece a la tintorera, y esta a su vez abastece a

confecciones.

La unidad de negocio tintorera es liderada por el Gerente de Lnea, que tiene a su

cargo tres jefaturas: Planta, Mantenimiento y Laboratorio. Las reas de PCP y

Control de Calidad estn a cargo de Responsables que reportan directamente a la

Gerencia de lnea.

El rea comercial de tintorera, reporta a la Gerencia de lnea, y trabaja en

coordinacin con el rea comercial de la empresa (que es un proceso corporativo, pues maneja todos los asuntos comerciales de las tres unidades de negocio).

1.1.1.2. Productos y servicios

La unidad de negocio,' cuenta con dos lneas: venta de tejido punto y servicio de

lavado y tintorera.

> Lnea de Venta de Tejido Punto: Cuando la tela a procesar pertenece a la

empresa, es decir ha sido tejida o comprada para atender un pedido de un

cliente final. En el caso que la tela provenga de un servicio externo de tejido, el

hilo utilizado ha sido enviado desde la unidad de negocio hilandera. Se le realiza

los procesos necesarios a esta tela tejida o comprada, para atender los

requerimientos del cliente final. En estos casos se factura la tela en su totalidad.

> Lnea de Servicio de Lavado y Tintorera: Cuando la tela a procesar pertenece al

cliente que solicita el servicio. Para estos casos solo se factura el servicio de Lavado y Tintorera.

Desde el inicio de actividades se ha tenido un incremento en la participacin de cada una de las lneas que se trabajan, como se muestra en la figura 1.1. En el ao

2011 la venta de tela tuvo un incremento del 52 % respecto al ao 2010, como consecuencia el servicio de Lavado y Tintorera tuvo una disminucin del 6 %,

3

siendo uno de los objetivos de la empresa ser proveedor de tela acabada a las

principales empresas exportadoras en el mercado nacional y extranjero, los datos

muestran que se ha venido desarrollando las actividades necesarias para cumplir

con este objetivo.

1.1.1.3. Clientes

La empresa tiene clientes de cada lnea: venta de tejido punto y servicio de teido y

acabado, aunque en algunos casos se trabaje con un mismo cliente ambas lneas.

En figura 1.1 se muestra la participacin por semestre de los principales clientes de

servicio de Teido y Lavandera:

% de Produccin por Cliente Ene- Jun 2011

lUUf

6.86%

4^rOS

SOUTHERN TEXTILE NETWORK

A ^ N T U R S A C .

HI^N DER IA DE ALGODON PERUWO

COMERCIAL T A T I L COILL S.R.L

ARM -INTERRCIONALDE NEGOCIOS

EM PR ESA PINTOPERU S A

T ^ IL D I^ P O N C E E .L R .1 .

T A T IL CARMELITA S A C .

CORpORClON TA TILLAS

CORPORACION RIP SOL S A C .

APORTACIONES E IMPORTACIONES

0ESTCO TTO N PERU S A

PERUVIAN SOURCING GROUP SAC.

PERU LY C R SAC.

CIA. IND. TEXTIL

G L O ^ ^ IT T IN G SAC.

OTROS

O .U K

1,01% \

% de Produccin por Cliente 8-90W' J u l -Ago 2011

0,81%

SOUTHERNTEXTILE NETWORK

A V EN TU R A SA C .TEXTIL CARMELITA S A C .

ARM-INTERNACIONAL DE NEGOCIOS

TEXTIL PONCE E.I.R.L.

HILANDERA DE ALGODON PERUANO

BESTCO ffO N P E R U S A

CORPORACION R IP S O LS A C .

EXPORTACIONESE IMPORTACIONES

C O R P O R C IO N TEXTIL VERTICAL

TEX G R O U P SA

COFTEXE.I.R.L

COMERCWL TEXTIL COILLS.R.L.

INDUSTRW SKONINGSAC.

RELTEXTEXTILSA.C,

PERUVWN SOURCINGGROUP SAC.

CORPORACION TEXTIL LAS

OTROS

Figura 1.1. Participacin de clientes de Venta de Semcio 2011.

4

1.1.1.4. Proveedores

- Proveedores de hilado y algodn:Importadores y distribuidores de hilados.

- Proveedores de productos qumicos y colorantes:Fabricantes nacionales y fabricantes extranjeros (productos importados).

- Proveedores de Tejido punto:Empresas locales de servicio de tejedura de tela punto.

Empresas locales venta de tela cruda.

Proveedores de servicio de mantenimiento de maquinas e instalaciones.

1.1.1.5. Procesos

La empresa tiene clientes de cada lnea; venta de tejido punto y servicio de teido y

acabado, aunque en algunos casos se trabaje con un mismo cliente ambas lneas.

Como se ha mencionado, existen dos lneas de trabajo;

Lnea de venta de Tejido Punto.

Lnea de venta de servicio de Lavado y Tintorera.

Ambas tienen diferencia slo en el ingreso de la tela cruda, y en el despacho de tela acabada, para los dems procesos, el tratamiento es el mismo.

Se identifican seis macro procesos, los cuales se muestran en la figura 1.2, siendo

una empresa de servicios, las actividades se inician con el contacto de clientes, que

solicitan informacin de precios, capacidad de produccin y plazos de entrega, a

travs de Gestin Comercial y Laboratorio. Pasando por el proceso productivo de

Tintorera y Acabado, segn las aprobaciones de Control de Calidad. Recibiendo y entregando la tela cruda y acabada respectivamente travs de los almacenes de

Logstica de entrada ysalida segn lo definido por PCP.

5

EMPRESA TEXTIL FILASUR S.A.

ATErciONAL

aiENTEPLANIFICACION

INVESTIGACIONYDESARROLLO

PEDlMS

DEL

CLIENTE

^ DE

PROOUCTOS

PLANAMENTO

CONTROL DELA reODUCCION

PRODUCCIONV

O R A C IO N E S

C tiT O N

L

n n sp itJLL

h t t i i iu n i* e * T C i

DE

PL*WTA

c j a ra LIT

W JLH ffcN ai n n h

N T M U

annoiA V H f f f l l U riw

GJlITKHH

rcr.NQLDGlCA

f t fA K v n n ' . W N S 1

Figura 1.2. Mapa de Procesos.

En el Mapa de procesos se observa las nterrelaciones entre los procesos, as como

los procesos estratgicos y de apoyo. Debe considerarse que se tienen procesos

corporativos, es decir son procesos que se relacionan con las diferentes unidades

de negocio, sin estar incluidas en la estructura organizacional de cada una de ellas.

1.1.2. Funciones del qumico dentro de la empresa

Entre las principales funciones podemos enumerar las siguientes:

Control del proceso de teido.

Analizar los diferentes parmetros involucrados en el proceso.

Descubrir nuevas aplicaciones para la mejora continua.

Ver la productividad y calidad del producto terminado.

Estandarizacin de las tricromas de los colorantes reactivos.

Contribuir en soluciones que favorezcan al proceso. Investigar y realizar pruebas sobre nuevos productos que permitan identificar

mejoras en el proceso de teido.

6

Es uno de los sectores industriales clsicos de mayor complejidad, debido a que se

trata de un sector muy fragmentado y heterogneo, formado principalmente por

pequeas y medianas empresas. La industria textil y de la confeccin abarca una

extensa cadena industrial que incluye desde la obtencin de materias primas

textiles (fibras qumicas), pasando por la produccin de los diversos productos

intermedios (hilados, tejidos, no tejidos, etc.), hasta la obtencin de los artculos

textiles finales, con aplicaciones en campos tan diversos como: Textiles para indumentaria.

Textiles para hogar y decoracin.

Textiles para usotcnico.

En cada una de las etapas de transformacin, las materias textiles se ven

sometidas a una serie de tratamientos en los que intervienen productos qumicos, el

medio habitual de aplicacin de estos a las materias textiles es el agua, en la que

se disuelven o dispersan los reactivos a utilizar en cada caso. El agua es el

vehculo de transporte' del producto qumico a la materia. Por esta razn los

procesos qumico-textiles o de ennoblecimiento textil, se denominan habitualmente

procesos en hmedo (wet processes). En la figura 1.3 , se indican de forma

simplificada y esquemtica, los principales procesos que se realizan en la cadena

de produccin de la industria textil, los cuales nos definen los diferentes

subsectores en que se divide el sector textil.111

1.1.4. La industria textil

Figura 1.3. Principales procesos de la cadena de produccin textil.

7

Produccin de fibras: Las fibras son las materias primas bsicas de toda

produccin textil, dependiendo de su origen, las fibras son generadas por la

agricultura, la ganadera, la qumica o la petroqumica.

Hilandera: Es el proceso de convertir las fibras en hilos.

Tejedura: Es el proceso de convertir hilos en telas.

Tintorera y acabados: Son los procesos de teir y mejorar las caractersticas de

hilos y telas mediante procesos fsicos y qumicos.

Confeccin: Es la fabricacin de ropa y otros productos textiles a partir de telas,

hilos y accesorios.

Alta costura: El sector dedicado a la confeccin de artculos de lujo. Aunque

produce cantidades menores de artculos, estos son de gran valor y crean las

modas que determinan la direccin del mercado.

No tejidos: Produccin de telas directamente desde fibras sin pasar procesos de

hilatura y tejedura.

1.1.5. Subsectores textiles

CAPTULO II

2.1. FIBRAS TEXTILES

Se denomina fibra textil a los materiales compuestos de filamentos y susceptibles

de ser usados para formar hilos o telas, bien sea mediante tejido o mediante otros

procesos fsicos o qumicos.121

La fibra textil es la unidad de la que est compuesto todo textil. Pueden ser

naturales o artificiales. La Palabra textil proviene del latn texere, que significa tejer.

En el pasado solamente se le daba este nombre a las telas tejidas pero hoy

tambin son textiles las fibras naturales y sintticas que se utilizan para la

fabricacin de prendas de vestir, todos los materiales que utilizan estas fibras y

tambin las telas no tejidas fabricadas en el laboratorio. Se diferencian unas de otras:

Por su origen: naturales y artificiales

- Por sus propiedades; geomtricas, fsicas y qumica.

Las Micro fibras: son fibras ultra finas a las que se les confieren una serie de

propiedades superiores a los tejidos. Comparativamente la micro fibra es 2 veces

ms fina que la seda, 3 veces ms fina que el algodn y 100 ms fina que el cabello humano. Generalmente estn compuestas de polyester 80 % y poliamida 20 %.

Para darle las propiedades a las fibras stas son sometidas a diferentes pruebas

durante un determinado tiempo.

2.2. PROPIEDADES DE LAS FIBRAS TEXTILES

Las propiedades bsicas deseables en el campo textil en una fibra son:131

Percepcin: El tacto, aspecto visual, etc. Capacidad de proteccin: Frente al calor, al fro o al agua.

Fcil cuidado: De la prenda.

Confort. Durabilidad y mantenimiento.

9

2.2.1. Propiedades geomtricas

Tabla 2.0, Propiedades geomtricas de las fibras textiles1*1

Longitud

La nica fibra continua natural es la seda. Las otras son llamadas fibras discontinuas porque tienen una longitud limitada. Qumicamente se pueden fabricar Abras continuas de longitud Indefinida que resultan similares a la seda, a las que llamamos filamentos. Estos filamentos pueden tambin ser cortados pata trabajarlos en forma similar a las otras fibras naturales. Cuando son cortados se les llama fibra cortada. La fibra de mayor consumo a nivel mundial es la Abra de algodn. Su longitud varia entre 20 y 35 mm de longitud.

Finura

Es la medida de su grosor y est relacionado con el dimetro de la fibra aparentemente, ya que no es constante ni regular, se expresa en Mieras: 1 miera = 0,001 mm La finura determina la calidad y el precio de la fibra. La finura determina el comportamiento y la sensacin al tacto de los textiles:Fibras gruesas: Rgidas y speras, mayor Armeza, resistencia al arrugado.Fibras Anas: Suavidad y flexibilidad, buena calda. La finura Influye en aspectos tecnolgicos durante el proceso textil tan Importantes como: comportamiento en el proceso de hilatura, regularidad de los hilos, distribucin de fibras en la mezcla, brillo de hilos y tejidos, absorcin del colorante, dependiendo de la finura da Intensidades diferentes.

Rizado

Frecuencia, forma y amplitud. Son las ondas o dobleces que se suceden a lo largo de la longitud de la fibra. Los parmetros que la determinan son:

- La forma: bidlmensional (diente de sierra) o tridimensional (muelle)- La frecuencia: N0 de ondulaciones por unidad de longitud.- La amplitud: distancia entre los picos de una onda completa.El rizado Influye en la volumlnosldad y en el tacto del tejido. La lana y el algodn poseen el rizado por naturaleza. El rizado aumenta la cohesin, la elasticidad de volumen, la resistencia a la abrasin y la conservacin del calor en los hilados; en cambio reduce el brillo.

Forma de la seccin

transversal

Es una propiedad geomtrica que Influye en otras propiedades como el brillo, volumen, tacto, rigidez de la torsin, etc. Se distinguen 3 zonas en la Seccin Transversal de una fibra natural: -piel o cutcula, cuerpo principal, ncleo (hueco o no). Al examinar stas secciones, es Importante la presencia de pequeas cavidades y las caractersticas de la superAcle lateral de la fibra (estriada, lisa).

2.2.2. Propiedades qumicas

Resistencia a tratamientos cidos, lcalis, accin de la intemperie: luz solar, agua.

Accin de insectos y microorganismos. Protegidos de las polillas e insectos que

atacan a los tejidos. Con la nanotecnologia se han desarrollado en los tejidos

nuevas propiedades. Algunos los llaman "smart textiles" que en espaol es lo mismo que textiles inteligentes. Algunas propiedades nuevas de los textiles son:

10

Tabla 2.1. Propiedades qumicas de las fibras textiles151

Antimicrobianos No permiten desarrollar olor a la transpiracin.Antialrgicos Especial para personas con problemas de alergias.

Anti- UV Protectores solares

Luminiscencia Para seguridad. Brillan en la oscuridad.

Reflectancia Permiten mimetizarse en el medio exterior. Una especie de camuflaje.Auto limpiante Impiden que penetren las manchas.

Micro encapsulado Mantienen la temperatura corporal.Materiales que

respiran Impermeables al agua pero que permiten eliminar la transpiracin.

2.2.3. Propiedades fsicas

Tabla 2.2. Propiedades fsicas de las fibras de algodn161

Brillo y colorEl algodn es una fibra mate por naturaleza, pero cuando es sometida a mercerizado obtiene brillo.

Trmicas

Accin al calor, tratamientos trmicos, comportamiento al fuego. El grado en que un material textil abriga, esto es resguarda del fro, depende de la conductividad calorfica, capacidad calorfica, aspereza de la superficie y capacidad para encerrar aire y otros gases. La lana, seda, fibras de protenas y orln son en este aspecto superiores a todas las dems fibras naturales y sintticas. Otras propiedades trmicas importantes de los materiales fibrosos son el punto de adherencia, el punto de, reblandecimiento o de fusin y la fragilidad en fro. Los puntos de adherencia de algodn, rayn viscosa, lana, seda, nylon y orln estn bastante por encima de 200 0C y no provocan muchas dificultades en el planchado. El punto de fusin de un buen polmero para la formacin de fibras debe ser bastante superior a 300 0C. La mayora de las fibras, con la posible excepcin del vinyon y el acetato de celulosa, son lo suficientemente flexibles a menos de 50 0C.

ElctricasDiferencia de polaridad entre la propia fibra que forma dipolos que se atraen entre s.

SuperficialesComportamiento a la friccin (pilling y abrasin) Hay textiles que con el uso diario desprenden una pequeas motas a esto se le llama pilling.

MecnicasComportamiento a traccin, a torsin y a flexin En el caso del algodn, la calidad se valora por sus propiedades fsicas, tales como capacidad de hilado, resistencia a la rotura, elasticidad y la capacidad de torsin.

Propiedades de absorcin

Una propiedad importante de las fibras textiles es la absorcin de agua, ya sea en equilibrio con la humedad relativa de la atmsfera a una temperatura dada. Algunos materiales como el nylon y el orln tienen una afinidad bastante baja para el agua.

11

2.3. CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS TEXTILES

La clasificacin concreta de las fibras textiles se divide en tres reas:171

Las de origen natural: Entre estas la vegetal, animal y mineral.

Las artificiales: Por ejemplo la viscosa. Las sintticas: Polisteres (PES), Poliamidas (PA).

Tabla 2.3. Clasificacin de las fibras textiles171

Origen Natural

Origen Animal (Proteicas)

Lana Merino, Corriedale, Lincoln, Romey MarshPelos Cabra, Camlidos, Angora.

Seda Bombix Mori, Tussah

Origen Vegetal (Celulsicas)

Fruto Algodn, Coco, Kapoc.

Tallo Lino, Yute, Camo, Ramio.

Hoja Sisal, Formio, Abac, Esparto.Origen Mineral (Inorgnicas)

Amianto, Asbesto, fibra de vidrio, fibra cermica

Artificiales

Proteicas Casena, Lanital.

CelulsicasRayn Viscosa y Tencel, Rayn acetato,

Rayn Cuproamonio, Rayn Nitrocelulosa, Rayn Triacetato.

Minerales (inorgnicas) Asbesto, Fibra de Hilo metlico.

Sintticas

MonocomponentesPoliamida, Fibras Polister, Poliacrlico, Fibras Modacrlicas, Fibras Olefnicas,

Fibras Spandex, Fibras Aramdicas.

Bicomponentes Fibras Polister, Fibras Acrlicas, Fibras Olefnicas, Fibras Poliamdica.

Microfibras Fibras Poliamdicas, Fibras Polister, Fibras Acrlicas

2.3.1. Fibras naturales181

a) El Algodn: es una fibra vegetal que crece en forma de borras blancas y suaves que van adheridas a las semillas de la planta de algodn. Las prendas

fabricadas con fibra de algodn son muy frescas, suaves y cmodas. Por esta razn, se utilizan mucho en tiempos de calor. El Algodn es usado para hacer

blusas, shorts, bermudas, chaquetas, pantalones, etc. Se utiliza tambin en la fabricacin de cubrecamas, almohadas, cortinas y tapetes. Propiedades:

- Es suave y confortable

12

- Se arruga con facilidad

- Absorbe la transpiracin rpidamente

- Retiene muy bien el color y es muy bueno para pintar en l.- El algodn adems es fuerte y durable.

Figura 2.1. Fibra natural del algodn.

b) La Lana: La mayor parte de la lana que utiliza la industria textil proviene de las ovejas. Pases como Australia, Nueva Zelanda, frica y Argentina son grandes

productores de lana. La lana es una fibra muy til, ya que abriga, se estira y es capaz de absorber agua si dar la sensacin de humedad. Es especialmente

usado para chompas, vestidos, sacos, pantalones y el revestimiento interior de

las botas; adems se puede usar para tapetes y frazadas, etc. Propiedades:

- Absorbe la humedad

- No se quema al estar expuesto a una flama pero si arde- Es ligero y verstil

- La lana no se arruga fcilmente- Resiste la suciedad, no se desgasta ni desgarra con facilidad.

Figura 2.2. Fibra natural de la lana.

13

c) La seda: El gusano de seda se envuelve con un hilo resistente y brillante que llamamos seda. La seda es usada para hacer blusas, vestidos, chalinas, pantalones, corbatas; tambin en cortinas, cobertores de sof, etc.

Figura 2.3.a. Fibra natural de la seda.

La seda es una protena. Su molcula est constituida por

monmeros aminocidos, que a su vez contiene grupos amino y carboxilo. Los

dos grupos se hallan unidos entre s mediante un carbono:

HOOC-CR2 -NH 2Figura 2.3.b. Estructura qumica del monmero aminocido.

Estos aminocidos se polimerizan de tal modo que el grupo amino de uno se

condensa con el grupo carboxilo del siguiente, de este modo la estructura de la seda es la siguiente:

-OC-CR2 -N H-CO-CRj-NH- Figura 2.3.c. Estructura qumica de la seda.

Podemos observar que el biopolmero de la seda tiene como grupo

funcional una amida, por tanto tendremos una poliamida. Propiedades:

- Es verstil y confortable- Absorbe la humedad- Es fresco para el verano y tambin clido para el invierno.

- Seca con facilidad- Mantiene su forma y es relativamente liso- Tiene una pobre resistencia a la exposicin al sol

14

- Es la fibra natural ms fuerte y brillosa.

2.3.2. Fibras artificiales[81[9]

Las fibras artificiales ms importantes son las manufacturadas a base de polmeros celulsicos y, de entre ellas, destacan el rayn, el acetato de celulosa, el tracetato

de celulosa, la cuprocelulosa, la viscosa y la fibra modal. Entre las procedencias de

los polmeros proteicos cabe citar la casena, la del cacahuete y la del maz. De

otros polmeros, nicamente el alginato tiene produccin considerable. Entre la ms

importante tenemos:

a) Rayn: Es una fibra manufacturada a partir de la celulosa regenerada, en la cual se ha substituido no ms de un 15 % del que contiene. Para fabricar el

rayn, la celulosa purificada, se convierte a travs de un proceso qumico, en

un compuesto soluble. Esta solucin se transforma en filamentos suaves, que

luego se regenera como celulosa casi pura. Debido a esta conversin, al rayn se le denomina: Fibra de celulosa regenerada.

La celulosa purificada para producir rayn, proviene de la pulpa de madera procesada. Es conocida como celulosa disolvente para diferenciarla de las

pulpas que se utilizan en la fabricacin de papel.

Actualmente existen varios tipos de fibra de rayn que se utilizan

comercialmente. La ms conocida de estas fibras es la viscosa. Este nombre

proviene de la alta viscosidad de la solucin de celulosa. Siguiendo las etapasdel gusano de seda, primero se hace el lquido viscoso de la siguiente

[9]manera:

15

Figura 2.4. La celulosa se trata con un lcali y disulfuro de carbono para producir el

Xantano de celulosa.191

En la siguiente etapa se introduce el Xantano de celulosa a travs de unos

orificios. Por ltimo se solidifica lo que sale de los orificios hacindolo pasar por

una solucin de cido sulfrico.

Propiedades:

- Es similar al algodn pero de inferior calidad.

- Es ms elstica que las fibras vegetales pero menos que las animales.

- Tiene gran poder de absorcin de agua, produciendo hinchamiento de las

fibras y reduciendo elasticidad en el tejido.

- La retencin de agua puede llegar al 90 o 100 % del peso de la fibra en

seco. Es sensible a los cidos y a los lcalis.- Hmeda es poco resistente y los colores poco slidos.

b) Acetato de Celulosa: Es la primera fibra artificial celulsica y una de las ms utilizadas. Se fabrica a partir de la celulosa extrada de la madera y se presenta

en forma de filamentos continuos (rayn viscosa) o de fibra discontinua (fibrana). Se obtiene por la accin de un cido sobre la celulosa (que proviene de la pelusilla que recubre las semillas del algodn).

16

Figura 2.5. Estructura qumica del acetato de celulosa.Propiedades:

- Puede obtenerse con un aspecto brillante, muy parecido al de la seda.- Es prcticamente inarrugable.

- Sensible a los cidos y a los lcalis.

- Es ms elstico que las fibras vegetales pero menos que las animales.- Retiene entre 20 - 25 % de su peso en agua.

- Arde produciendo un caracterstico olor a vinagre, desprendiendo gotas que se solidifican al dejar de arder.

c) Modal: Fibra de similares caractersticas que la viscosa pero de elevada resistencia a la rotura sobre todo en hmedo.

2.3.3. Fibras sintticas191

Las fibras naturales nos proporcionan textiles cmodos de usar, pero poseen

algunas desventajas. El algodn se arruga fcilmente, la lana tiende a encogerse, y uno de ellos es muy resistente. Las fibras artificiales se utilizan en la fabricacin de

ropa fcil de lavar, que no se arruga ni se encoge y es ms barata. No es ropa tan cmoda como la de algodn, seda o lana, pero es excelente en el uso diario.

Las fibras artificiales se pueden hacer con sustancias qumicas que se obtiene de

materiales como la madera, el carbono y el petrleo. Algunas de estas fibras, como el nylon, polister y acrlico, se obtienen del carbn y el petrleo; la viscosa y el

acetato se obtiene de las madera.

a) Nylon: Es un polmero artificial que pertenece al grupo de las poliamidas. Se genera formalmente por policondensacin de un dicido con una diamina. La cantidad de tomos de carbono en las cadenas de la amina y del cido se

17

puede indicar detrs de las iniciales de poliamida. El ms conocido, el PA6 . 6 es

por lo tanto el producto formal del cido butandicarboxlico (cido adipnico) y la hexametilendiamina.

Figura 2.6. Nylon 6 (arriba) y nylon 6,6 (abajo), mostrando la direccin de los enlaces peptdicos, nica diferencia estructural entre ellos.

El Nylon es usado para hacer shorts, ropa de invierno, ropa de deporte. Se

puede usar en ropa de combate, corbatas, paraguas, etc.

Propiedades:

- Es fuerte y elstica.

- Es fcil de lavar.

- Seca rpidamente.

- No se deforma- Es resistente y responde bien al calor

b) Polister: El polister (C1 0 H8 0 4) es una categora de polmeros que contiene el grupo funcional ster en su cadena principal.

Figura 2.7. Estructura qumica del polister.

18

Los polisteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el

trmino polister generalmente se refiere a los polisteres sintticos (plsticos), provenientes de fracciones pesadas del petrleo.

Los hilos de polister son usados en muchas formas de ropas como camisas, shorts, pantalones, etc. Se puede usar tambin para hacer cortinas.

Propiedades:

- Son fuetes y resistentes.

- No se arruga con facilidad.

- Es fcil de lavar

- Seca rpidamente..

- No se deforma con facilidad.

2.4. EL ALGODN

2.4.1. Informacin botnica

El algodn en una planta del genero botnico G o ssyp iu m , es miembro de la familia

de la malvceas, est relacionado con la malvarrosa, y el okra. Se conoce ms de 30 especies (G o s s y p iu m h irs u tu m L., G. b a rb a d e n s e L., G. a rb o re u m L , entre otras). El algodn, como planta de cultivo tropical, procede de varios centros de

origen (el Sur de frica, e) rea del Sur de Asia, y Per). Hay especies anuales, plurianuales y perennes. Su flor es de color amarillo, blanco y rojo prpura, y es de

autofecundacin. 1101 Cada fibra es una planta que se desarrolla como una elongacin en la capa o epidermis externa de la vaina del algodn. Los cabellos de

la vaina son llamados pelusa. Un crecimiento secundario de pequeas fibras

acompaa el crecimiento de la pelusa del algodn. Estas fibras que son muy

pequeas para girar en el hilado se llaman pelusitas.

19

2.4.2. Variedades y pases productores

A lo ancho del mundo se cultiva aproximadamente 33 millones de hectreas de

algodn. Las especies econmicamente ms Importantes son G o ssyp iu m h irsu tu m

y G o s s y p iu m b a rb a d e n s e .m

Gossypium hirsutum:

Algodn de tierras altas

80 a 90 % de participacin en el mercado mundial

Fibras de corta a mediana longitud (2-3 cm; variedad de fibra mediana)

Gossypium barbadense:

Algodn de Sea Island

1 0 a 2 0 % de participacin en el mercado mundial

Fibras de alto valor de longitud hasta muy larga (3-4 cm; variedades de fibra

larga)

Adems est el G o s s y p iu m h e rba ce um , que es anual, o el algodn arbustivo perenne G o s s y p iu m a rb o reu m , que producen longitudes de fibra de 1,8 a 2,2 cm.

Las variedades de fibra larga se cultivan sobre todo en Egipto y Per. Las

variedades de fibra mediana en los Estados Unidos, las variedades de fibra corta en Asia. El G. barbadense, a causa de su mayor duracin vegetativa, con frecuencia est expuesto a una mayor presin de plagas que el G. h irsu tu m , que madura

esencialmente ms rpido (algunas variedades ya a los 150 das). Hay tambin variedades de algodn con fibras coloreadas, que se ha conseguido cruzando

variedades silvestres (del Per) con las variedades de cultivo, los cuales encuentran cierto inters en el mbito de los textiles naturales. Hasta ahora se ha cultivado predominantemente variedades de color caf, verde y beige. El cultivo

ecolgico del algodn ha encontrado hasta ahora su mayor expansin en los Estados Unidos (aprox. 4000 ha). Hay tambin proyectos algodoneros ecolgicos en Egipto, Argentina, Brasil, Grecia, India, Nicaragua, Paraguay, Per, Tanzania,

Turqua y Uganda. 1101

20

2.4.3. Formacin del algodn

El algodn es una fibra de semilla que da como fruto unas cpsulas las cuales

estn divididas en 3, 4 5 lbulos cada uno de los cuales tiene 5 a 10 semillas

cubiertas de una fibra blanca, generalmente ligeramente amarillenta o en algunos casos verdes, palo rosa, beige, los llamados colores ecolgicos, dependiendo del

lugar en que son cultivadas; al llegar a su completa madurez la capsula se abre y el algodn junto con la semilla se desprende, anteriormente el recojo se realizaba a

mano; esta operacin era larga y costosa. En la actualidad se realiza con maquinas.

Del sistema de recojo, de la calidad de la tierra, de los fertilizantes usados, del clima

entre otros depende de la calidad del algodn. Despus de pasar la semillas por un sistema de limpieza en las que se las separa del polvo de los restos de capsulas y

otras materias extraas, se someten a un desfibrado. Para separar las fibras muy

cortas de 1 - 6 mm a estas fibras se le denomina Linters y que las recubren, estas

no son hilables, se aprovechan para otras aplicaciones (algodn hidrfilo y papel).

En la operacin de arrancar las semillas se debe tener cuidado de no arrancarlas con porciones de semillas pues es un serio inconveniente en los procesos

siguientes. A la fibra obtenida ya limpia, se procede a embalarla por medio de

potentes prensas hidrulicas. 181

En base al estado de las paredes celulares de la fibra (espesor de la pared) se puede distinguir los siguientes tipos de fibras:[8]

- Fibras maduras; Fibras completamente desarrolladas que al abrir las capsulas han completado su crecimiento. Presentan una seccin arrionada y algunas

vueltas de torsin.- Fibras inmaduras: Fibras en las cuales ha parado su desarrollo en el inicio de su

crecimiento ya que han sido recogidas antes de su completa madurez. Casi no

tiene torsin y tienen forma aplastada.- Fibras muertas: Fibras que estn muertas antes del inicio de crecimiento del

espesor de las paredes primarias.

Las fibras inmaduras son ms difciles de teir que las maduras ya que su afinidad tintrea es menor. Las fibras muertas, aparecen normalmente sin teir para poder

21

superar en lo posible este inconveniente, es necesaria una buena eleccin de colorantes en el momento de la tintura.

2.4.4. Tipos de algodn

Muchas especies son incluidas dentro del gnero G o s s y p iu y m , y cada especie de algodn, incluye muchas caractersticas que podran producir diferentes resultados

bajo varios campos y condiciones climticas. Robert Merkel, compar estas

diferencias con aquellas que han sido vistas en las uvas de vino, que crecen en diferentes climas y suelos.

Las fibras de algodn son clasificadas algunas veces de acuerdo a la longitud a la

cual crecen. Las fibras largas comandan mayores precios puesto que tambin son las ms finas. Las clasificaciones ms importantes son:

- Fibras cortas: de 3/8 a 3/4 de pulgadas de longitud. Las fibras pequeas provienen de especies asiticas de algodn, que son cortas y gruesas.

- Fibras intermedias: de 13/16 a 5/4 de pulgada de longitud. Esta variacin

conocida como American Upland es de longitud y grosor intermedio. Esta fibra crece principalmente en Estados Unidos.

- Fibras largas: de 3/2 a 5/2 de pulgada. Esta incluye variedades conocida con

Sea Island, Egipto y pima (Egipcio-Americano), y todas estas son usadas por fbricas de algodn de muy buena calidad. Las fibras peruanas y brasileas

tambin entran en esta clasificacin.

Sin embargo la variedad peruana conocida como tanguis, tiene una encrespadura leve y una sensacin ms spera, algo as como la lana, con las que a veces es

mezclado. 1111

2.4.5. Partes de la fibra de algodn

Las siguientes son las partes que nos muestra un corte transversal de la fibra de

algodn:[8U12U13]a) Cutcula: Capa que envuelve a la fibra, constituida de aceites y grasas, lo que

le hace repelente al agua. Esta fase amorfa est formada por hemicelulosas,

22

polisacridos no celulsicos (xilana, glucana, galactana, manana, fructana), compuestos pcticos y glucoprotenas. Puede lignificarse. Las hemicelulosas

revisten las fibrillas de celulosa y cristalizan con ella, unindolas. Los muclagos de la pared celular (por ejemplo del episperma de Linum) son especialmente

ricos en polisacridos no celulsicos. Los compuestos pcticos estn formados por molculas de cido pctico unidas entre s mediante puentes de Ca2+ tal

como se observa en la figura 2.8. Las protenas de la pared son ricas en los

aminocidos serina e hidroxiprolina, y estn ligadas con azcares como arabinosa, glucosa y galactosa. Se cree que dichas glucoprotenas actan

como elementos estructurales, porque forman cadenas que pueden ligar entre s otros componentes.

Puentes de Ca enfre molculas pcticas

Figura 2.8. Componentes formados por la pared celular de la fibra de algodn.

b) Pared primaria: Pare que sirve de proteccin de la fibra. En la pared primaria las fibrillas estn entrelazadas, dispuestas aparentemente al azar.

Figura 2.9. Vista microscpica de la pared primaria.

c) Pared secundaria: Es el cuerpo de la fibra compuesto por celulosa y responsable de sus propiedades qumicas y fsicas. En la pared secundaria las

fibrillas estn dispuestas paralelamente.

23

Figura 2.10. Vista microscpica de la pared secundaria.

Tanto como en la pared primaria y secundaria las fibrillas estn formadas por celulosa, polisacrido cuyas molculas son cadenas lineales de glucosa (unidas por enlaces p 1-4) que pueden alcanzar 4 pm de longitud. stas se combinan en una disposicin muy ordenada (mediante puentes de hidrgeno)

que le otorga propiedades cristalinas, formando fibrillas elementales que se

renen en micro fibrillas visibles con microscopio electrnico como se observa en la figura 2 .1 1 :

Fibrilla de celulosa

CttOH

Fibrillas de

Pared celular celu'0?a

Microfibrilla ;c de celulosa

Clula Vegetal

Molcula de celulosa (polmero de glucosa con enlaces 0 1 -4 )

Figura 2.11. La Celulosa.

d) Lumen: Es la cavidad celular limitada por las paredes. Tiene un dimetro que vara de acuerdo a la madurez de la fibra.

24

Lum*n

Pairad: sandalia ran varias capas

Pared atrofiadora

primara ( 1 * capa)Pared primaria (2* capa)h ta la

Figura 2.12. Diagrama de las capas de la pared celular de una fibra de algodn.

2.4.6. Propiedades fsicas del algodn181

a) Color y brillo: El algodn nunca se presenta totalmente blanco, sino con una coloracin ms o menos crema. Es ms bien mate, poco brillante, pero cuando se presenta con algodn de brillo es ms apreciado. Su coloracin vara segn

su procedencia o variedad, as los algodones de la india se presentan como un blanco sucio o amarillento o algunas veces con pequeas porciones rojizas; los algodones de Amrica son los ms blancos, variando en su intensidad; el algodn de Egipto a excepcin de la variedad de abas que es blanco tiene un

color mantecoso hasta un tono moreno. Si tenemos un algodn de diferentes regiones, tambin variara, ms aun en una misma zona, si esta est en llanura altura. El color natural cremoso de los algodones convencionales puede ser modificado por una excesiva accin de la intemperie por el polvo y la suciedad para dar una coloracin gris. Pero esto no tiene mucha importancia, puesto que el algodn se deja blanquear perfectamente y con relativa facilidad.

25

b) Madurez: Su madurez natural lo alcanza cuando el nmero de capas secundarlas concntrico en la fibra est entre 25 y 40.

c) Finura: La finura de las fibras de algodn, vara entre 1 y 4 dtex, la ms frecuente esta 1.5 y 2 dtex. La finura de la fibra es una de las caractersticas del algodn que influyen para determinar las posibilidades de hilatura. Solo los

algodones ms finos pueden ser utilizados en la fabricacin de hilos de ttulos menores (40/1,60/1).(dtex = masa en gramos por cada 10 000 metros de fibra)

d) Longitud: La longitud vara entre 10 y 60 mm la longitud ms frecuente est entre 25 y 30 mm. Uno de los algodones de longitud ms largo es el egipcio, le

sigue el Sea Island, el peruano, el indio.

2.4.7. Composicin del algodn[141[151

El mayor constituyente del algodn es la celulosa. Desde el punto de vista bioqumico, la celulosa (C6 Hi0 O5)n con un valor mnimo de n = 200, es un polmero natural, constituido por una larga cadena de carbohidratos polisacridos.

La estructura de la celulosa se forma por la unin de molculas de p-glucosa a travs de enlaces p-1,4-glucosdico, lo que hace que sea nsoluble en agua.

....... u n OH

- o vH

H--0-HH i

0-...O-y

bn... o-H f HH !

H 0 2 *

OH- - O n ....HOo. ;

so ' V 'bH...o-..HO^H H

Figura 2.13. Enlaces de hidrgeno entre cadenas contiguas de celulosa.

26

La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen mltiples

puentes de hidrgeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas

de glucosa, hacindolas muy resistentes e insolubles al agua. De esta manera, se originan fibras compactas que constituyen la pared celular de las clulas vegetales, dndoles as la necesaria rigidez.

El algodn crudo contiene de 10 a 15 % de impurezas naturales como: Pectinas, ceras, grasas, calcio, magnesio, protenas, etc. Los tejidos crudos contienen tambin de 8 a 12 % de encolantes y auxiliares de encolantes. Tenemos entonces

aproximadamente entre 18 a 27 % de impurezas que eliminar, dependiendo del tipo de algodn y su procedencia.

Las ceras estn alojadas en la pared primaria de la fibra de tal manera que no se deja mojar fcilmente, y por consiguiente los productos y/o colorantes disueltos en

una solucin acuosa no penetran fcilmente y darn como resultado una

distribucin lenta y desigual. As pues el algodn crudo flota en agua por varios

das, mientras que el algodn que se le quito la cera se hunde en pocos minutos,

esta eliminacin se produce durante el descrude en solucin alcalina. El contenido de cera, pectina o protenas aumenta al aumentar la madurez de la fibra. La

presencia de la cera es necesaria para una adecuada hilatura ya que lubrica las

fibras, disminuye la tendencia a adherirse unas a otras, reduce la friccin del hilo y del tejido.

La composicin aproximada del algodn es: 1141

Tabla 2.4. Composicin de la fibra de algodn

Celulosa 80,0-85,0%

Agua 6 ,0 - 8 ,0 %

Residuos Pigmentarios 3 ,0 -5 ,0%

Sustancias Nitrogenadas 1 ,0 - 2 ,8 %

Sustancias Minerales 1 , 0 1 ,8 %

Ceras, Aceites y Grasas 0 ,5 -1 ,0 %

Sustancias Pcticas 0,4 1,0 %

27

a) Residuos pigmentados: Estas se forman como consecuencias de las sustancias nitrogenadas de las ceras y de las sustancias ppticas coloreando de esta forma la fibra. Esta se elimina en parte en el descrudado y totalmente

durante el blanqueo. Tambin tenemos otras impurezas como son las semillas,

las hojas que vienen de la planta, las cuales se van a eliminar mecnicamente durante el proceso de apertura y limpieza.

b) Sustancias nitrogenadas: Estos son compuestos que proceden del protoplasma de la clula, su composicin qumica es de protenas, aminocidos

y compuestos nitrogenados, contienen nitrgeno en un 0,2 - 0,4 %. Estos se eliminan en baos altamente alcalinos en un 80 - 90 % pero se elimina

parcialmente con agua en un 8 - 30 %. Un contenido elevado de nitrgeno

favorece la formacin de mohos y bacterias. Estas Sustancias nitrogenadas se eliminan con el descrude.

c) Sustancia minerales: Estn compuestas de sales solubles en agua, cloruros, carbonatos, fosfatos de sodio y potasio, y sales insolubles de calcio y

magnesio. Las primeras se disuelven en agua y las segundas requieren

agentes complejantes para su eliminacin.d) Ceras, aceites y grasas: La fibra de algodn contiene cidos grasos, esteres y

alcoholes grasos sulfatados de elevado peso molecular. Los cidos grasos

como el cido esterico, cido oleico, tienen que estar en contacto con una solucin altamente alcalina de tal manera que se forme un Jabn saponificando la grasa y emulsificndola del textil hacia el bao, tal como se muestra en la

reaccin.

R-COOH + NaOH R - COONa + H20Figura 2.14. Reaccin de saponificacin de un cido graso.

Los esteres y alcoholes grasos sulfatados de elevado peso molecular tambin se eliminan en un bao altamente alcalino. Las grasas son derivados del

alcohol glicerol trihdrico:

c h 2o hI

CH.OHI

ch2ohFigura 2.15. Estructura del alcohol glicerol trihdrico.

28

Cuando los tres grupos hidroxilos se esterifican con cidos grasos de alto peso

molecular, el compuesto formado es una grasa. Los cidos grasos que se encuentran comnmente en los productos naturales son:

cido Palmtico

- cido Esterico

- cido Oleico

C 15H31CO O H (saturado)

C17H35COOH (saturado)

C17H33COOH (insaturado)

Los 3 esteres correspondientes o grasas son: Tripalmitina, Triestearina y trioleina, la formula general es:

ch2oocrI

CH.OOCRI

ch2oqcrFigura 2.16. Estructura de los esteres: Donde R puede ser C15H31, C17H35i C17H33.

Las ceras son compuestos formados por la esterificacin de los cidos grasos y

alcoholes monohdricos complejos con puntos de fusin altos. Los alcoholes

encontrados en las ceras son:

- Alcohol cetlico- Alcohol mesitlico

- Alcohol cerlico

- Alcohol carnaublico

Ci6 H33OH (en la cera de ballena)

C3 oH6 i OH (en la cera de abeja) C2 6 H5 3 OH (en la cera china)

C2 4 H4 8 OH (en la cera de la carnauba)

e) Sustancias pcticas: Se consideran como polisacridos y principalmente como sales de cidos complejos que parecen haber sido formados por

oxidacin de los carbohidratos. De estas sales las ms importantes son la pectosa y la pectina. La pectosa por accin del NaOH pasa a pectina que es

soluble en agua caliente y en soluciones, alcalinas, ocurriendo las siguientes

reacciones:

Pectosa ^ Pectina ^ Ac. Pctico ^ Ac. Meta PcticoFigura 2.17. Reaccin de la pectosa en medio alcalino.

29

2.5. FUNDAMENTOS DE COLORIMETRA

La colorimetra es la ciencia que estudia la medida de los colores, que desarrolla mtodos para la cuantificacin del color1161, es decir la obtencin de valores

numricos de este. Es necesario la luz, un objeto y un observador. El estmulo

luminoso producto de la reflexin de la luz que ilumina el objeto (o su superficie)

dirigida a los ojos del observador se divide en tres sensaciones: Una roja, otra verde y otra azul.[17!

2.5.1. La percepcin del color

La cantidad de tonos que el ojo humano puede distinguir son alrededor de diez

millones. No es de extraar que no podamos recordarlos todos lo suficientemente bien como para identificar un color en particular. Sin embargo, el color, como criterio

de calidad, est adquiriendo cada vez ms importancia en la industria. Un color

uniforme influye en los gustos del cliente (agrada o desagrada dicho color). Esto es de una importancia clave cuando los componentes individuales del producto final

son fabricados en diferentes plantas de la empresa, o incluso ms complicado

cuando estn involucrados diferentes proveedores. A pesar de todo, el color debe ser el correcto.

La percepcin visual del color se ve influenciada por la apreciacin individual de

cada persona (estado de nimo, edad, etc.) y tambin de las variaciones ambientales como la iluminacin y su color e incluso la deficiencia para poder

comunicar y documentar el color y sus diferencias. Solamente es posible solucionar

estos problemas, con el uso de equipos de medicin de color que contengan escalas de color especificadas internacionalmente. As se garantiza una descripcin objetiva del color de los objetos. La percepcin del color depende de la interaccin

de los tres elementos siguientes:[18]

Fuente de luz

Objeto

Observador

30

Figura 2.18. Los tres elementos del trinomio: Fuente - Objeto - Observador.1181

2.5.2. Descripcin de la sensacin visual del color

Existen numerosos mtodos de descripcin de un color pero todos presentan la caracterstica comn de la utilizacin de tres datos para definir un espacio de

representacin especfica de tres dimensiones. En la visin de los colores, la

sensacin visual interpreta la impresin coloreada segn:[191, [20I,[24]

Su tono, tonalidad cromtica o matiz (Hue).

Su saturacin o pureza (Chroma).

Su claridad (Lightness).

a) El tono, la tonalidad cromtica o matiz: Es el atributo de la sensacin visual que ha dado lugar a las denominaciones de color como: violeta, azul, verde,

amarillo, rojo, purpura, etc. Es el elemento psicosensorial que corresponde aproximadamente a la longitud de onda dominante. La representacin grfica

de las variaciones de tono puede esquematizarse mediante un crculo, llamado

el crculo cromtico. [191

b) La saturacin o pureza: Permite, en la sensacin visual, realizar una estimulacin de la proporcin de color cromticamente puro (monocromtico)

contenido en la sensacin visual total. A nivel psicosensorial, la saturacin define subjetivamente el carcter ms o menos coloreado de una fuente luminosa o de la superficie de un objeto por oposicin al blanco (acromtico)

desprovisto por definicin de cualquier tono propio. Su variacin es lineal entre

31

el punto neutro y el color puro, es independiente del tono y puede representarse por el radio del crculo cromtico. 11191

c) La claridad o luminosidad: Es el atributo de la sensacin visual segn el cual un cuerpo puede transmitir o reflejar una fraccin ms o menos grande de la

luz. A nivel psicosensorial, la claridad define subjetivamente el carcter ms o

menos claro de la superficie de un objeto. Su variacin lineal es independiente del tono y la saturacin.

Blanco Tono/tonalidad cromtica

Negro

Figura 2.19. Los tres factores de clasificacin natural de los colores.1191

32

Tono o Tonalidad cromtica4M 450 500 550 00 650 700 nm

Negro Soda

Figura 2.20. Los tres factores de percepcin visual: Tono^onalidad cromtica (Rojo) - saturacin / pureza (vivo) - claridad (claro).[191

Cada color puede caracterizarse por tres valores y tres valores identifican un

solo color, por lo que podemos definir un sistema de representacin

tridimensional del color.[19]

2.5.3. Fuente de luz (iluminante)

Los colores cambian segn la iluminacin. Por ello, hay que definir los tipos de

iluminantes a emplear. El requisito para que un iluminante sea usado en la evaluacin del color, es emitir una energa continua a travs de todo el espectro

visible (400 nm hasta 700 nm) figura 2.21:[1B]

Figura 2.21. Luz diurna descompuesta en los colores espectrales (arco iris).

CIE (Commision Internationale de lEclairage), La comisin internacional del alumbrado ha regularizado las fuentes de luz en funcin de la cantidad de energa

33

emitida en cada longitud de onda (= distribucin relativa de energa espectral). En la

actualidad, los iluminantes normalizados ms frecuentes con los que se trabaja a nivel instrumental, son: [2 1 1 [2 2 1

' Iluminante D65: Luz diurna (Con excitacin UV)

- Iluminante C: Luz diurna (Sin excitacin UV)

- Iluminante A: Luz artificial* Iluminante F: Luz artificial

- Iluminante TL84 F11: Luz fluorescente

- Iluminante CWF F2: Luz fluorescente

- Iluminante UV: Luz Negra Ultra-Violeta.

Tabla 2.5. Descripcin de iluminantes normalizados ms usadosILUMINANTE DESCRIPCION

D65

Representa a la mezcla de la luz diurna con excitacin ultravioleta (mezcla de luz solar y cielo nublado). Para hacer esta media mundial de la luz diurna, se tuvieron en cuenta factores como la hora del da, la estacin del ao, la latitud y el lugar de la medida. La temperatura de color es equivalente al color emitido por un radiador de cuerpo negro cuando calienta a una temperatura especfica de 6504 K.

C

Luz diurna media (no incluyendo la regin de longitud de onda ultravioleta) con una temperatura de color correlativa de 6774 K. Deber utilizarse para medir especmenes que sean iluminados por la luz diurna en el rango de longitudes de onda visibles, pero no incluyendo radiacin ultravioleta. Actualmente no se utiliza ya que es inadecuada para representar las diferentes fases de luz diurna.

ARepresenta una luz de una lmpara incandescente irradiada por un filamento de tungsteno. Es pobre en azules y rica en rojos. Equivale a la luz emitida por el cuerpo negro a una temperatura de 2856 K.

F

Iluminacin de Filamento de Tungsteno a una temperatura de color equivalente a la luz emitida por un cuerpo negro a 2800 K. La serie F de iluminantes estndares (de F1 a F12) sirven para estandarizar la radiacin emitida por lmparas y tubos fluorescentes.

TL84 F11Lmpara fluorescente trifsforo de banda estrecha. Temperatura de Color Correlacionada 4000 K (Iluminante CIE F11). Es una luz artificial estudiada por Marx y Spencer.

CWF F2 Lmpara fluorescente blanco fro de banda ancha. Temperatura de Color Correlacionada 4200 K.

UVUsada para detectar la presencia de agentes Blanqueantes pticos y/o Tintes Fluorescentes. Muy til para la evaluacin de colores blancos, para comprobar el nivel de fluorescencia y su uniformidad.

34

Diferentes fuentes de luz hacen que los colores parezcan distintos debido a que la distribucin espectral de cada iluminante es diferente. En la siguiente figura 2.22 se

muestran las distribuciones de potencia espectral caracterstica de cada iluminante.

Figura 2.22. Distribucin de potencia espectral de iluminantes estndar D65, C, A y de iluminantes fluorescentes recomendados por la CIE (F2, F7 y F11).

2.5.4. Observador

Sin un observador no se puede percibir el color. La luz reflejada desde un objeto coloreado entra a travs de la lente del ojo humano y llega a la retina. En ella, se

encuentran tres clases diferentes de receptores sensitivos a la luz: uno reacciona a

la luz roja, otro a la luz verde y el tercero a la luz azul. Los receptores juntos, estimulan el cerebro para que se produzca la impresin del color. 1181

Para determinar la sensibilidad de los receptores, CIE realiz en 1931 y 1964 unos ensayos sistemticos visuales. En base a los resultados, se regularizaron los

observadores patrn de 2 o y de 1 0 , los cuales, representan un campo visual pequeo y otro amplio respectivamente. 1 1 8 1 1 2 3 1 1 2 5 1

35

----------------------;---------------------------------------------------------------------------------------Diferencia entre un observador de 2o y otro de 10fl

i 50 cm.

1,7 cm 0

83 cm 0

iAngulo visual de 2 grados

-OAngulo viiual do 10 yiados

Figura 2.23. Al observar un objeto, el ojo se integra sobre una superficie amplia, lo cual se correlaciona mejor con el observador de 10o,[2S|

2.5.5. Objeto

La fuente de luz y el observador estn definidos por CIE y sus funciones

espectrales estn almacenadas en los aparatos de medicin de color. Las propiedades pticas de un objeto son las nicas variables que se necesitan medir.

Los equipos modernos de medicin de color, miden el porcentaje de luz que se refleja en una muestra coloreada. Esto se realiza en cada longitud de onda y es

denominado como datos espectrales.

Por ejemplo, un objeto negro no refleja ninguna luz a travs de todo el espectro ( 0 % de reflexin), mientras que una superficie blanca ideal refleja casi toda la luz

( 1 0 0 % de reflexin).

Todos los dems colores reflejan la luz solamente en ciertas partes del espectro. Por tanto, cada color tiene su huella tpica y especfica o mejor dicho su propia

curva espectral. En los siguientes grficos se muestran las tpicas curvas

espectrales para los colores rojo, azul y verde. 1181

36

Figura 2.24. Curvas espectrales para los colores Rojo, ^ u l y Verde [ 18]

2.5.6. Escalas de color

Las escalas de color combinan la informacin de los tres elementos:

Fuente de luz o iluminante

Observador

Objeto

Ellos forman la herramienta para poder hablar y documentar el color y sus

diferencias. El sistema que recomienda CIE, y que hoy da se ha impuesto a escala

mundial, es el sistema CIELab. El sistema CIELab aproxima matemticamente las

diferencias percibidas por el ojo humano. Dicha percepcin de los colores depende de tres variantes: Tono (matiz), saturacin y luminosidad.118],t23]

1 J I d l t H L ' l

L* = loo

L* = 0

t i uii.i reptwni^t'iGi itiSs ifumUNiiffeketaKlEUB

Lufumcjiilfll L de 0 j 100

i . - ' i O H m i. S lt u r j r io n " Cdej 1 0 0h - Tur lUue!, lili v.llir il-.- (I rl JC'd

Figura 2.25. Escala de color CIELab y relacin espacial entre ejes ordinales y polares del color.11811231

37

Este sistema consiste en dos ejes a* y b*, que se encuentran en ngulo recto y que

representan la dimensin del tono de color Hue. El tercer eje, indica la luminosidad L*. Este eje es perpendicular al plano a*b*. Con este sistema, se puede determinar cada color por las coordenadas L*, a* y b*. Los ejes L*, a*, b*, tienen los

siguientes rangos:t231,[241

El eje a*: Representa los colores desde el magenta al verde.

El eje b*: Representa los colores desde el amarillo al azul.

El eje L*: Representa la distribucin en forma cilindrica de los colores desde el negro al blanco.

Alternativamente, se emplea comnmente L*, C*, h*, donde C* (= croma)

representa la saturacin o intensidad del color; mientras que el ngulo h* (= hue) es

otro termino para expresar el tono real. Para poder suministrar un tono de color

siempre constante, hay que establecer un estndar y comparar la produccin con

dicho estndar: una situacin tpica entre clientes proveedores. Por tal razn se comunican siempre , diferencias de color y no valores absolutos. Normalmente se

recurre a la diferencia de color total AE*, para la representacin de los cambios de color.

AE* = 7 (A L *)2 + (A a*)2 + (Ab*)2

Figura 2.26. Ecuacin de la diferencia de color total.1181,1231

Dos juegos de muestras pueden tener el mismo valor AE*, pero parecer

visualmente diferentes:[18]

Juego de muestras 1 Juego de muestras 2

Juego de muestras 1 Juego de muestras 2AL* 0 ,5 7 0 ,0

Aa* 0 ,5 7 0 ,0

Ab* 0 ,5 7 1,0

AE* 1,0 1,0

Figura 2.27. Diferencia visual de 2 muestras con igual valor de AE*.

38

Para verificar el cambio de color real, habr que recurrir a las componentes

colorimtricas individuales AL*, Aa*, Ab* o AL*, AC*, AH*. El clculo e interpretacin

de las diferencias se realiza de la siguiente manera:

A = Sample Standard

+AL*

9

Figura 2.28. Cambio de las componentes colorimtricas individuales.

Los clientes y proveedores se debern poner de acuerdo en cules son las

diferencias de color permitidas. Estas tolerancias dependen de las exigencias y de sus posibilidades tcnicas.1181

2.5.7. Medida del color

La tendencia actual en las relaciones comerciales y los procesos industriales dentro

del mundo textil, para determinar o establecer la AE, crean la necesidad de una

especificacin estrictamente objetiva del color. La objetividad de esta especificacin exige la eliminacin de cualquier alteracin incontrolada en las condiciones que

puedan influir en la percepcin del color (Iluminacin, entorno, sensibilidad del observador, etc.). Esta medida objetiva del color, solo es posible obtenerla

mediante la medida instrumental llamada espectrofotmetro o colormetro triestmulo. El espectrofotmetro permite obtener la curva de reflactancia espectral (reflactancia en funcin de la longitud de onda). En colorimetra textil, se considera

suficiente la precisin dada por la medida de la reflactancia a 16 longitudes de onda, desde 400 a 700 nm, en intervalos de 20 nm- En general se mide a 31

intervalos centrados en 400 nm, 410 nm, 420 nm,..., hasta 700 nm. Esto se hace pasando la luz reflejada por aparato monocromador que mide la luz en los

39

intervalos de longitud de onda especificados. Actualmente los espectrofotmetros modernos van equipados con sistemas de iluminacin que permiten obtener una

medida del color mediante cualquier iluminante normalizado (D65, A, TL84, CWF, etc.) La reflectancia de una muestra se expresa entre 0 y 1 (como una fraccin), o entre 0 y 100 (como un porcentaje). Los valores de reflectancia que se obtienen como respuesta son valores relativos y, en consecuencia, no dependen de la cantidad de luz utilizada para iluminar la muestra.12211261

2.5.8. Proceso de medida

La luz procedente de una fuente de iluminacin pasa por una serie de filtros

correctores y a continuacin entra dentro de una esfera donde es reflejada mltiples veces en las paredes interiores de esta, hasta incide de forma difusa sobre la

muestra (tejido) que se encuentra colocada en un orificio de la pared de la esfera. La luz reflejada por la muestra es transmitida mediante dispositivos pticos adecuados, hasta el sistema discriminadory al detector, donde la seal luminosa se

convierte en seal, elctrica que adecuadamente tratada por los dispositivos

electrnicos del instrumento, se transforma en un valor numrico. Para obtener una

buena medida es muy importante el calibrado que se ha de convertir en una

operacin rutinaria, donde adems se ha de controlar peridicamente los estndares blancos, verdes y negros del calibrado.1271

Fuente el e Iul

Espectrofotom etro de reflectancia

Mono&romador

cillera in tegra tora

M 3l-riz de fotoeledDfe-3

U iim in .io r n

A n a l P !tpcri.r4l d e Us r r t u t i ln

Mussi rade color

Figura 2.29. Espectrofotmetro de reflectancia.

40

2.6. TEORA DEL COLOR

Aunque los compuestos que presentan coloracin pueden tener una estructura qumica muy variada, todos mantienen en comn que son capaces de absorber y

emitir radiacin en el rango visible (rango de longitudes de onda de (380-750 nm).

Las radiaciones electromagnticas de mayor o menor longitud no son visibles al ojo humano (tabla 2.6).[27)

Tabla 2.6. Diferentes tipos de radiaciones electromagnticas

Regiones del espectro electromagnticoRadiacin Longitud de onda

Rayos y < 10 pm

Rayos X < 10 nm

Ultravioleta lejano < 200 nm

Ultravioleta cercano < 380nm

Visible < 750 nm

Infrarrojo cercano < 2.5 pm

Infrarrojo medio < 50 pm

Infrarrojo lejano

41

relacin entre la radiacin absorbida y el color reflejado por una sustancia se muestra en la tabla 2.7:[271

Tabla 2.7. Radiacin absorbida y color observado

Si el contenido energtico de la radiacin incidente se corresponde con la diferencia

de energa entre un nivel energtico ocupado por un electrn y otro vaco, se

produce la transicin electrnica entre el estado fundamental y el correspondiente

estado excitado (figura 2.30.); es decir, la percepcin del color est asociada con

transiciones electrnicas entre niveles permitidos. Una vez que el sistema vuelve al estado fundamental, mediante diversos mecanismos de relajacin, se emite

energa, que puede seren forma de radiacin (fluorescencia, color, etc.).

Es stado Estadofundamental excitado fundamental

Figura 2.30. Transiciones electrnicas inducidas por la absorcin de energa.

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En una molcula orgnica, los electrones que participan en las transiciones

electrnicas en presencia de luz son los que forman parte de los enlaces (simples,

dobles, triples), as como los pares de electrones no compartidos presentes en los heterotomos (N, P, O, S, halgenos), pero no los electrones ms inter