BR102014008620B1 - processo de tingimento de fibras celulósicas em meio gasoso e método de aplicação do processo em um artigo têxtil - Google Patents

Abstract

r e s u m o “processo de tingimento de fibras celulósicas em meio gasoso e método de aplicação do processo em um artigo têxtil” patente de invenção para um processo e método de aplicação conjuntos, tendo um corante, básico, diluído em álcool etílico, ácido cítrico, ácido tânico, solução de água e álcool etílico, juntamente com nano cápsulas de enzimas, tendo gás tetrafluoretano como veículo na forma de fluído, para o corante, aplicado sob pressão, em temperatura controlada, onde o método de aplicação compreende uma etapa de inserção do artigo têxtil (1) no tanque (2) do equipamento tintorial, tracionado por rolo (3), carregamento do corante (5) para mistura (6), conjuntamente com os componentes auxiliares (7), circulação do gás no tanque (2) e canalização (11), retornando ao cilindro de armazenagem (8) após filtragem.

Description

"PROCESSO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO E EQUIPAMENTO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO" [001] A presente patente de invenção compreende um processo de tingimento têxtil, utilizando corantes têxteis transportados por gás apropriado, através de técnicas de seleção por eficiência tintorial, com a finalidade de desenvolver aplicação na fibra celulósica sob a forma gasosa e desenvolver processo tintorial neste meio, destinado ao setor têxtil e tintorial.

[002] Na indústria têxtil, os processos químicos de preparação e tingimento são os que mais consomem recursos e geram resíduos.

[003] Há uma busca incessante para reduzir e eliminar o uso desses recursos, substituindo processos e elementos de processos.

[004] "Segundo dados do EIPPC (European Integrated Pollution Prevention and Control), em uma tinturaria que processa malha de algodão, a relação entre a quantidade de água utilizada no processo pela massa de tecido processada pode chegar até a 136 L/kg. Além disso, em um processo convencional de tingimento de malha de algodão, utiliza-se além dos corantes, insumos químicos como o Sulfato ou Cloreto de sódio, Soda Cáustica, Carbonato de Sódio, Ácido acético, Surfactante e Quelato, em quantidades que podem variar entre 263 a 680 g de insumos químicos/kg de tecido processado. Com base nestes dados, e na quantidade de tecido de malha de algodão processada no Brasil em 2003 pode-se estimar um consumo anual da ordem de 25 a 32 milhões de m3 de água e um despejo de produtos químicos nos corpos d'água da ordem de 49 a 127 mil tons de resíduos sólidos descartados. Neste contexto, foi desenvolvido o Processo Conjugado de Preparação En-zimática e Tingimento Catiônico (processo PETCA), que otimiza e adequa as tecnologias de purga enzimática e a cationização da celulose, que aplicadas em conjunto, aumentam o grau de fixação dos corantes reativos na fibra algodão, reduzindo matérias primas e produtos auxiliares. Através dos resultados apresentados é possível concluir que o Processo Conjugado de Purga Enzimática e Tingimento Catiônico (PETCA) apresentou: 40% de redução no consumo de água e na geração de águas residuárias; 66% de redução no consumo de insumos químicos necessários ao processo; 98% de redução no nível de cloretos nos efluentes; 63% de redução na condutividade dos efluentes; 15% de redução na coloração dos efluentes e um considerável aumento da turbidez em torno de 30 vezes. (Fonte: Anais da 585 Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006)" [005] Tingimento, sabidamente, é um processo químico da modificação de cor da fibra têxtil através da aplicação de matérias coradas, através de uma solução ou dispersão, processo que varia de artigo para artigo pois para cada tipo de fibra têxtil existem corantes específicos. As matérias corantes são compostos orgânicos capazes de colorir substrato têxtil ou não têxtil, de forma que a cor seja relativamente sólida à luz e a tratamentos úmidos. Todo substrato têxtil (tecido) sofre vários processos físicos e químicos durante o beneficiamento. A real necessidade desses processos tem como objetivo melhorar o aspecto, capacidade tintórea bem como condições para um posterior acabamento ao tecido. Os artigos têxteis devem ser cuidadosamente preparados antes de iniciar o tingimento, passando por um processo inicial chamado de preparação ou pré-t rata mento, que tem como objetivo eliminar todas as impurezas do substrato (tecido), tais impurezas são: as ceras, as pectinas naturais, os óleos lubrificantes, as parafinas, as gomas etc. Estas impurezas podem ser tanto naturais como artificiais. Neste último caso são adicionadas aos fios, de urdume ou malhas, quando este sofre o processo de engomagem ou lubrificação, na malharia, durante o tecimento na tecelagem.

[006] Os tecidos chegam na tinturaria em cru. São então submetidos tanto a processos químicos como físicos dependo do tipo de fibra e tipo de produto final que se quer ter.

[007] Há três métodos para o tingimento de artigos têxteis: tingimento em fibra(usado para fibras longas (lã) e filamentos); tingimento em fio (dispostos em bobinas ou durante outros processos da fiação), sendo mais indicado para produção de tecidos listrados, xadrez ou jacquard, bem como o tingimento em urdume, aberto ou em corda e o tingimento em tecido, que desperdiça menos corante, menor quantidade de processos envolvidos, produzindo um tecido com cor lisa, podendo ser realizado com o tecido em corda (mais relaxado) ou em aberto (não forma vincos) para processo contínuo. Tingimento de urdume de fios com corante índigo (em máquinas de tingimento com corante índigo, não é alvejado mas, sim, tinto em cru) pode ser utilizado o processo descontínuo ou por batela-das, onde, na mesma máquina podem ser feitos todos os processos de preparação, alve-jamento, tingimento e lavagem, podendo ser com o tecido em corda ou aberto, dependendo da máquina usada, sendo as mais comuns do tipo: Barca, Jet, Flow ou Jigger; o processo semi-contínuo utiliza a impregnação do tecido com banho de tingimento realizado por Foulard, após esse processo o tecido fica em repouso por algumas horas para a reação do corante e posterior lavagem. Processo conhecido como "pad-batch" e o processo Contínuo onde a reação do corante com a fibra é acelerada com a adição de vapor ou temperatura. Os processos mais comuns são "pad-steam", com vaporizador, para tecidos de algodão, e, "pad-dry", com circulação de ar-quente (hot-flue), para tecidos sintéticos.

[008] Os corantes utilizados na indústria têxtil, são classificados para uso em celulose (algodão, viscose, linho, rami), como corantes reativos, corantes diretos, à tina, enxofre, naphtol e índigo; aplicação em poliéster, como corantes dispersos; poliamida (Nylon) como corantes ácidos e dispersos e lã na forma de corantes ácidos e reativos [009] Corantes são produtos solúveis ou dispersáveis em água, que têm afinidade com as fibras, tendo a finalidade de promover a cor, classificados como corantes reativos e azoicos, aplicados em fibras de CO (algodão), CL (linho). Os corantes reativos tem as vantagens de serem economicamente intermediários, alta solidez à luz e a umidade, dispensando fixador e apresenta alta reprodutibilidade; as desvantagens dos corantes reativos são a restrição no tratamento com cloro e agressão ao meio ambiente;

[010] Os corantes azoicos apresentam a vantagem de ter a cor produzida dentro da fibra, a alta solidez, brilho excelente, coloração integral e dispensar fixador; o alto custo e o processo longo, conjuntos a agressão ao meio ambiente são suas desvantagens.

[011] O crescente aumento demográfico clama por aumento da demanda de recursos naturais e de subsistência. Água, ar puro, terra para plantio e energia elétrica. A água é um recurso cada vez mais escasso e mais caro. A escassez de chuva e a alta temperatura, torna a busca por este recurso, mais intensa e preocupante, até mesmo para o Brasil. O consumo de bens é o grande vilão na escassez desses recursos, haja vista que a indústria necessita da água para o consumo humano e animal, bem como para gerar energia e atender a indústria em geral.

[012] O setor de tingimento têxtil é alvo dos ambientalistas para redução do consumo de água utilizado, demandando pesquisas intensificadas e grandes investimentos em tecnologia de tingimento sem água. Um produtor de corantes e equipamentos têxteis, e de vestuário, em 2011 desenvolveu tecnologia que substitui a água por C02 reciclável, redu- zindo assim o consumo de energia e eliminando a necessidade de produtos químicos adicionais.O processo funciona colocando o dióxido de carbono a uma pressão de 1.100 Psi (75,8 bar), transformando-o em C02 supercrítico. Isto significa que passa a possuir as propriedades de um líquido e um gás. Dispensa uso de água no processo e há quase zero resíduos.

[013] Uma pesquisa na base de dados desta insigne instituição retorna o documento PI7705268-4- APARELHO DE CICLO FECHADO PARA O TINGIMENTO RÁPIDO, CONTINUO E SEM AGUA DE UM MATERIAL TÊXTIL OU PLÁSTICO. Este documento está indisponível no sitio desta instituição e, devido a obrigatoriedade em depositar esta solicitação, este requerente não pode solicitar a cópia. Outrossim, O requerente da PI7705268-4, é detentor de diversas patentes na base de dados do USPTO, dentre as quais, os documentos US4047889-Process for the rapid, continuous and waterless dyeing of textile and plastic materiais, de 09/01/1976 e US4115054- Process for the rapid, continuous and waterless dyeing and texturizing and heat-setting of textile and plastic materiais, de 15/12/1976, descrevem processo de tingimento de materiais têxteis de poliéster, baseado em terefta-lato de polietileno ou outros semelhantes, mas podendo ser aplicado para o tingimento de nylon, acrílico ou outros materiais têxteis comerciais bem conhecidos, incluindo os materiais de origem natural, tais como a lã ou o algodão. Dito processo reivindica o contato do material têxtil tratado com um líquido orgânico de alto ponto de ebulição relativamente a alta temperatura e o arrefecimento do material têxtil texturizado e lavagem do mesmo com um líquido orgânico de baixo ponto de ebulição que é livre ou substancialmente livre de água , seguido de secagem do material têxtil texturizado; reivindicações dependentes compreendem a classe para o líquido orgânico de ebulição que consiste em etileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol, propileno glicol, e os metil-e ethylmono-e di-éteres de glicóis tais ou alcanol inferior ou metanol ou hidrocar-boneto parafínico clorado; compreende o líquido orgânico da classe que consiste em CH2 CI2, CCI4 e CHCI3; o líquido orgânico de alta ebulição contém um corante adequado dissolvido , suspenso ou disperso no mesmo , através do qual o material têxtil é texturizada , e tingidos simultaneamente conjunto de calor; o líquido orgânico de ebulição elevada é um alquileno glicol inferior, um éter de alquilo inferior de um alquileno glicol inferior; reivindica, ainda, que o material têxtil é tratado , enquanto numa condição substancialmente relaxada ou não tensionada, recebendo um ou mais aditivos.

Posto isto, o inventor pesquisou e desenvolveu o PROCESSO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO E EQUIPAMENTO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓ-SICAS EM MEIO GASOSO e que, sintetizadamente, é compreendido por um veículo na forma de fluído, Tetrafluoretano, para um corante, preferentemente básico (catiônico), diluído em álcool etílico, ácido cítrico e ácido tânico, dispensados em equipamento tinto-rial juntamente com nano cápsulas de enzimas. O gás é filtrado e, após determinado tempo de permanência tintorial, é liberado sob pressão para filtros de limpeza, retornando aos tanques de armazenamento.

[014] O Tetrafluoretano é comumente utilizado em sistemas de refrigeração, em substituição ao freon, sendo o fluido -Tetrafluoroethane-1,1,1,2, R-134^ um gás inerte, não tóxico, não inflamável que não degrada a camada de ozônio e liquefaz em baixas pressões.

[015] Os corantes que apresentam melhores resultados tintoriais são os corantes Básicos (catiônicos), devido as suas moléculas cromóforas que apresentam grupos reativos e são substantivos para as fibras celulósicas, apresentam baixa solidez a lavagem e nesta condição é utilizado o Ácido Tânico para aumentar a substantividade e melhorar a fixação dos mesmos na fibra.

[016] As nano cápsulas tem a função de diminuição das tensões superficiais das camadas externas das fibras celulósicas, a cutícula e primeira camada, facilitando a aproximação dos corantes à fibra promovendo o tingimento.

[017] Sendo o fluido Tetrafluoretano um gás inerte, não tóxico, não inflamável que não degrada a camada de ozônio, liquefaz em baixas pressões, aplica-se como veículo dos corantes no interior do equipamento tintorial. O gás passa através de um conjunto de filtros que possui várias camadas de elementos filtrantes capaz de reter partículas nano.

[018] Após o tempo de permanência tintorial o gás do tingimento é liberado sob pressão e temperatura para os filtros de limpeza retornando para o tanque de armazenagem. Em seguida inicia-se a etapa de lavagem, do tingimento, com gás que circulará no equipamento pelo tempo programado, passará nos filtros e retornará aos tanques de armazenamento. Caso seja necessário faz-se este procedimento mais de uma vez.

[019] A seguir o objeto desta solicitação de patente será detalhado, inclusive com referências numéricas conjuntas a descrição que se segue, não pretendendo restringir as configurações de equipamento envolvido no processo, ao aqui ilustrado, onde: [020] A figura 1 ilustra um diagrama de equipamento capaz de processar o tingimento de fibras celulósicas em meio gasoso, meramente ilustrativa para o entendimento do processo e equipamentos envolvidos.

De acordo com a figura acima descrita, o PROCESSO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO E EQUIPAMENTO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO, objeto desta solicitação de patente compreende um corante, prefe-rentemente básico (catiônico), diluído em uma faixa que compreende entre 5,0 e 10,0% de álcool etílico, preferentemente de 7,0%, uma faixa que compreende entre 0,05 e 0,15% de ácido cítrico, preferentemente de 0,1% e uma faixa que compreende entre 0,5 e 2,00% de ácido tânico, preferentemente de 1,0%, diluído em solução de 40% de água e 60% de álcool etílico, pulverizada na câmara de tingimento juntamente com nano cápsulas, à taxa que compreende uma faixa entre 1 e 10% SPM (unidade de referência Sobre o Peso do Material), preferentemente de 5,0%.

[021] O veículo na forma de fluído, para o corante, compreende gás Tetrafluoretano, filtrado e injetado a uma taxa que compreende uma faixa entre 35,0 e 60,0%, preferentemente de 50,0%, a uma pressão entre 12 e 15 bar, em temperatura controlada em uma faixa que compreende entre 50 e 65°C, preferentemente de 60°C.

[022] Um procedimento de aplicação do presente processo, inclui uma etapa de inserção do artigo têxtil (1) no tanque (2) do equipamento tintorial, tracionado por rolo (3); uma bomba de vácuo (4) retira o ar do tanque (2) e o corante (5) é carregado para a etapa de mistura (6), conjuntamente com os componentes auxiliares (7), álcool etílico, ácido cítrico, água e álcool, nano cápsulas de enzimas e o gás Tetrafluoretano, proveniente do cilindro de armazenagem (8), forçado pela bomba de gás (9) para o tanque (2). Uma bomba de circulação (10) força o gás a circular no interior do tanque (2) e para a canalização de retorno (11), onde a bomba de filtros (12) força o gás Tetrafluoretano para os filtros (13), e para o cilindro de armazenagem (8).

Claims (5)

1. "PROCESSO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO", corantes têxteis transportados por gás, destinado ao setor têxtil e tintorial, caracterizado pelo fato de compreender corante, preferentemente, básico (catiônico), diluído em uma faixa entre 5,0 e 10,0% de álcool etílico, uma faixa entre 0,05 e 0,15% de ácido cítrico, uma faixa entre 0,5 e 2,00% de ácido tânico, diluído em solução de 40% de água e 60% de álcool etílico, juntamente com as nano cápsulas de enzimas, à taxa que compreende uma faixa entre 1 e 10% SPM, com injeção de gás Tetrafluoretano a uma taxa entre 35,0 a 60,0%, em pressão de 12 a 15 bar e temperatura de 50 a 65°C; compreende a inserção do artigo têxtil (1) no tanque (2) do equipamento tintorial, tracio-nado por rolo (3); uma bomba de vácuo (4) retira o ar do tanque (2) e o corante (5) é carregado para a etapa de mistura (6), conjuntamente com os componentes auxiliares (7) , álcool etílico, ácido cítrico, água e álcool, nano cápsulas de enzimas e o gás Tetrafluoretano, proveniente do cilindro de armazenagem (8), forçado pela bomba de gás (9) para o tanque (2) que, através da bomba de circulação (10), força o gás a circular no interior do tanque (2) e para a canalização de retorno (11), onde a bomba de filtros (12) força o gás Tetrafluoretano para os filtros (13) e para o cilindro de armazenagem (8) ;

2. "PROCESSO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o percentual, preferível, de álcool etílico é de 7,0%, o percentual, preferível, de ácido cítrico é de 0,1%, o percentual, preferível, de ácido tânico é de 1,0% e a taxa percentual, preferível, de nano cápsulas de enzimas é de 5,0%;

3. "PROCESSO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a taxa percentual, preferível, de gás Tetrafluoretano é de 50,0% e a temperatura controlada, preferível, é de 60°C;

4.

"EQUIPAMENTO DE TINGIMENTO DE FIBRAS CELULÓSICAS EM MEIO GASOSO", de acordo com a reivindicação 1, precedente, caracterizado pelo fato de o equipamento tintorial compreender um tanque (2) onde é inserido o artigo têxtil (1), tracionado por rolo (3); uma bomba de vácuo (4) para retirar o ar do tanque (2) um reservatório de corante (5) e um misturador (6) para o corante e componentes auxiliares (7), cilindro de armazenagem (8) de gás Tetrafluoretano, forçado pela bomba de gás (9) para o tanque (2), bomba de circulação (10) que força o gás a circular no interior do tanque (2) e para a canalização de retorno (11), onde a bomba de filtros (12) força o gás Tetrafluoretano para os filtros (13) e para o cilindro de armazenagem (8).