CURSILLOS
Y
CONFERENCIAS
Colo an es P ocilan
-
Una nue a gama
de colo an es p eme alizados eac i os
pa a lana*
Po J
F.
GRAHAM
Técnico de ,la Di isión de Colo an es
de Impe ial Chemical lndus ies
L d.
Manches e
I~ oducción:
Los colo an es P ocilaii es án elacionados es uc ~i alinen e con los colo an es
de complejo me álico
1
:
2,
empleados ya ampliamen e en la indus ia de la lana,
y
poseen la mu~7 ele ada solidez asociada con es a clase de colo an es. Además,
es os colo an es, con ienen g upos eac i os que se combinan químicamen e con la
ib a de lana
y
en consecuencia poseen solideces a los a amien os húmedos, pa -
icula men e a los a amien os eiié gicos, que son supe io es a aquellos colo an es
p eme alizados no- eac i os
!.
que son igualados únicamen e po cie os colo an es
al c omo.
O os ipos de coloiani es eac i os, se empleaii ambién pa a la in u a de la
lana, aunque limi adamen e. Po ejemplo, los colo an es P ocioil (clo o iacina), se
usan sob e lana, co ien emen e pa a sa is ace las necesidades de ma iz
y
solidez
pa icula es. Es os colo an es, ue on coiicebidos en
un
p incipio pa a la in u a de
la celulosa
y
no son comple amen e sa is ac o ios como colo an es pa a lana.
Po ejemplo, es bien conocido
que
los colo an es de clo o siacina, su en hid ó-
lisis conside able al he i en baños ácidos, i~ecesa ios pa a aplicación sa is ac o ia
a la lana. (Re .
(1).
El g upo eac i o empleado en los colo an es P ocilan -el
g upo ac ilamido- no se hid oliza e11 es a oima. La consecuencia de es a impo -
an e di e encia, se e leja en la igii a
1,
donde se conlpa an los colo an es ípicos
clo o siacina
Y
los ac ilaniido iiie alizados. Debe no a se, que aunque el ago amien-
o de los dos ipos, no di ie e en al o g ado, la ijación log ada, es comple amen e
dis in a pa a los dos colo an es. En el caso del colo an e de clo o iacina,
la
ija-
ción es ápida
y
alcanza ápidamen e un máximo de ap oximadamen e
50
%.
No
puede ob ene se ijación pos e io , debido a que el colo an e emanen e ha sido
hid olizado
y
abso bido co no un colo ail e no- eac i o. Con el colo an e ac ilami-
do, la ijación aumen a cons an emen e con el iempo.
Debido a es a di e encia en compo ainieii o, las p opiedades de solidez a los
a amien os húmedos, de Pos dos colo an es, di ie en conside ablemen e. Po ejem-
plo, si se compa a la solidez al ba anado alcalino, el colo an e de clo ohiacina hi-
d olizado
y
no ijado, dá luga a un manchado no able en es e ensayo, mien as
que dicho manchado no se obse a con el colo an e eac i o me alizado. Como se
indica a iba, es o es debido,
a
que una p opo ción mayo de colo an e eac i o
-
*
Con e encia p onunciada en la Escuela Técnica Supe io de Ingenie os Indus iales de Ta asa
el
dia
29
de Sep iemh e de
1966.
-
19
-
nle alizado, ha eaccionado con la ib a e igualmen e po que la p opo ción ela i a-
me i e pequeña del colo an e no ijado, posee solidez más ele ada que el colo an e
de clo o iacina no ijado, po i ud de su amaño molecula mayo . Es bien co-
nocido que ocu e cie a hid ólisis de los colo an es P ocion de clo o iacina, en
la in u a de ib as celulósicas, pe o el colo an e hid olizado puede elimina se a-
pidamen e, y de es e modo, la solidez de la in usa queda ina ec ada. Un p oceso
simila no es an e ec i o sob e lana, pues o que el colo an e hid olizado, posee las
p opiedades de un colo an e ácido de buena igualación.
e
ACOTAMIENTO PROCION
a
FIJACION PROCIlAN
A
MOTAml
ENTO
PROCILAN
Medición de
la
Fijación
Con el in de de e mina las mejo es condiciones pa a la aplicación, es cie a-
men e necesa io lle a a cabo un ensayo con medición con enien e del g ado de
ijación. Se ha obse ado que la ijación se ap ecia mejo , median e el desmon ado
del colpan e no ijado, de la lana ( eñida bajo condiciones suje as a in es igación)
con una solución a la ebullición de
50
%
de U ea
y
1
%
de Dispe so1
VL.
Las me-
didas óp icas de densidad, se e ec úan después sob e el ex ac o. Es e mé odo p o-
po ciona esul ados ep oducibles que es án aco des con los esul ados ob enidos
hi iendo una solución de pi idina al
25
%.
En es e ipo de ensayo, mien as los
colo an es eac i os su en an sólo una lige a pé dida en in ensidad, los colo an-
es no eac i os ( an o los de complejo me álico
1
:
2
ó
los ácidos al ba án), que-
dan eliminados po comple o, po la solución de desmon ado.
Va ian es del
baño
de inh a que a ec an
la
ijación
La ijación de los colo an es P ocilan sob e lana, es á in iuenciada po
3
ac o es,
p incipalmen e, po el pH del baño de in u a, po el iempo
y
po la empe a u a,
como sigue:
(1)
pH
del
bo io
de
in u u:
El ago amien o
>
la ijdción de
un
colo an e
P ocilan ípico, se e leja en la igu a
2.
Puede obse a se que el ago amien o del
baño de in u a, es ele ado
y
azonablemen e cons an e a un pH en e
4
y
6,
ocu-
iendo un lige o descenso del ago amien o en e un pH
6
y
7.
La ijación depende
bas an e más del pH
y
se ele a, cuando se inc emen a el
pH.
Pa a la mayo ía de
aplicaciones, sin emba go, se log a una ijación adecuada a un pH
6.
Si se desez,
la in u a puede e ec ua se
a
alo es de pH más bajos, man eniéndose oda ía un
g ado de ijación azonable.
COLOQlWTaOQOUUN
ODU)RCIWlES
QRO«LAW
FlJKlON
Y
pkl
FIJACION
Y
TIEMPO
DE
TINTURA
-/-e
::y
-
o
AGOTAMIENTO
A
F
IJACION
-
-
1
90
80
e
3
60-
$
:-
O
a-
20
10
4
5
6
7
I
2
3
P
H
TIEMPO
DE
TIMURA(HO~)
2%
GRIS PROCllAM
BR
2%
CRiS
PROCllAN
BR
3%
SAL
PROCILAN
L
3%
SAL
PROCILAN
L
1
HORA
A
10O0C
pH6-5
A
WC
isa
2
ig.
3
(2)
Tiempo
de
in u a:
El inc emen o de la ijación con el iempo de ebulli-
ción, se e leja en la igu a
3.
El ago amien o, alcanza un ele ado
y
cons an e ni-
el egula men e ápido, mien as que una p opo ción c ecien e de colo an e
ad-
so bido, queda ijada a medida que el iempo anscu e,
y
en la ausencia de hi-
d ólisis, la ijación es limi ada solamen e po el iempo de eñido. Debe señala se
que es a ijación con inuada no eje ce ningún e ec o sob e el ma iz o la in ensidad
de la in u a; solamen e quedan a ec adas cie as p opiedades
de
solidez. Po ejem-
plo, una se ie de ensayos de solidez al po ing demos a án que la misma aumen a
con el iempo de ebullición. Debe ene se en cuen a, que si po azones p ác icas
se
aco a el iempo de ebullición, se consigue un g ado de ijación azonable, que
oda ía causa un aumen o de solidez sob e los colo an es no eac i os de es uc-
u a análoga.
(3)
Tempe a u a
de
Tin u a:
La eacción del colo an e con la ib a, depende
igualmen e de la empe a u a
y
puede log a se una ijación mucho más ápida
y
comple a, median e in u a a p esión a pocos g ados po encima del pun o de ebu-
llición
a
pocos g ados po encima del pun o de ebullición. Es o se demues a
en
la
igu a
4.
Es os ensayos, e idencian aún más, la ca encia de hid ólisis de los co-
lo an es P ocilan en el baño de in u a, incluso bajo condiciones ex emas.
Es á
-
21
-
S
..
-
-
100
-
A
-
4
70
$60-
,-
6
90-
3
4-
02
0 AGOTAHIENTO
30
O
F
IJACION
-
20
-
10
I
o
AWTAMIENIO 105*C
AFIJbClON
lwC
A
FIJACION IO5"C
L
13
30
45
60
TIEMPO
DE
TINTURA
(MIM)
2%
GRIS PRCCllAN
BR
3%
SAL
PROCllAN
1
pH6.5
,
ig.4
bien cla o, que a empe a u as po encima de los
10O06.,
es posible ap oxima se
a
una eacción comple a en e colo an e y ib a.
En esumen, la ijación de los colo an es P ocilan, aumen a:
(1)
Median e inc emen o del pH del baño de in u a.
(2)
Po ex ensión del iempo de in u a.
(3)
Inc emen ando la empe a u a de la in u a.
Un lími e p ác ico, de ap oximadamen e un pH
6,
debe se adop ado pa a in-
u a no mal, y simila men e unos
60
minu os ep esen an un iempo de ebullición
p ác icamen e azonable en la mayo ía de casos. Son posibles pe íodos más co os
a expensas de la ijación.
P opiedades de Solidez a los T a amien os Húmedos
Es azonable supone , que si uese posible aplica los colo an es P ocilan a
la
lana en ales condiciones que no u ie a luga ninguna ijación, en onces las in u-
as posee ían las p opiedades de solidez a los a amien os húmedos de los colo an-
es p eme alizados ípicos. Cualquie ijación que se log e, mejo a á la solidez po
encima de es e ni el. Es con enien e. quizás, al conside a el e ec o de la ijación
sob e las p opiedades de solidez a los a amien os húmedos, pensa que el colo-
an e que ha eaccionado con la ib a, es e ec i amen e eliminado del sis ema po
lo que
al
sang ado y a los a amien os húmedos pos e io es se e ie e. Po ejemplo,
se supone que en una in u a, un
80
$0
de colo an e queda ijado, luego el
20
%
es-
a á p esen e en la ib a en una o ma que puede sang a
al
some e la a a amien-
os húmedos. Así, si conside amos un ensayo al como el po ing, donde el man-
chado de la lana blanca adyacen e, es el ac o de mayo impo ancia, la solidez
de
un
colo an e P ocilan a cualquie in ensidad de ma iz, se á del mismo o den
de la de un colo an e p eme alizado no eac i o a an sólo una quin a pa e de
es a in ensidad.
Po lo an o, si la solidez al po ing de G is P ocilan BRS al
2
%,
se compa a
con la de
un
2
5&
de un colo an e no eac i o y 0,4
%
del mismo colo an e no eac-
i o, puede demos a se que la solidez del colo an e P ocilan es muy supe io in-
cluso a la in u a de un ma iz pálido de un colo an e no eac i o. Una explicación
p obable, es que du an e el a amien o de po ing, iene luga una nue a ijación
del colo an e P ocilan. En esumen, la solidez de los colo an es P ocilan, a cie cs
a amien os húmedos, puede cie amen e se1 mejo ada po el a amien o en sí.
Se obse a á, gene almen e, que la ijación de los colo an es P ocilan, ob enida
po el mé odo de in u a o dina io, ya desc i o, p opo ciona á muy buenas p opie-
dades de solidez a los a amien os húmedos. La en aja que puede señala se sob e
los colo an es de complejo me álico no eac i os, depende na u almen e de la se-
e idad del a amien o, de la solidez del colo an e co ien e con a el cual se ha
hecho la compa ación y del de e io o que ha su ido la lana.
Así, las en ajas con a cie os colo an es p eme alizados, lueden e se e leja-
das en un simple Ensayo de La ado
1.
S. O.
N.O
3.
Si ensayos simila es, se e ec-
úan sob e lana an i-encogible, la en aja del colo an e eac i o se inc emen a. La
supe io idad (sob e lana no mal), es incluso no o ia si se lle an a cabo epe idos
ensayos de la ado. Es o puede pa ece u11 a amien o ano mal pa a la lana, pe o
con el uso inc emen ado de máquinas de la a y de acabados an i-eilcogibles, los
comumido es empiezan a a a la lana de un modo mucho más ené gico que
has a aho a. Se supone que es a endencia aumen a á más y más a medida que se
ayan popula izando las ib as sin é icas y los acabados de ácil cuidado. Los co-
lo an es P ocilan, dan un aumen ado ma gen de segu idad sob e los colo an es con-
encionales, cuando concu en ales a amien os.
Las an e io es obse aciones, e idencian que la solidez de los colo an es P o-
cilan
a
los a amien os húmedos, se ap oxima a la de los colo an es al c omo.
Compo amien o p á&co
de
la
in u a
En la p oducción de in u as igualadas con odos los colo an es p eme alizadus,
el con ol inicial del ago amien o del colo an e es muy impo an e; los colo an es
P ocilan no o man excepción en es e aspec o. El con ol del pH
y
de la empe a-
u a son los dos ac o es p incipales con ; olados po el in o e o,
y
una se ie ípica
de cu as iso é micas de elocidad de in u a, se e lejan e11 la igu a
5,
pa a un
colo an e eac i o. Al igual que con los colo an es o dina ios, la elocidad de la in-
u a a
un
pH cons an e, se inc emen a a medida que aumen a la empe a u a
-cu as
2,
4
y
6 pa a un pH 6 a 803C., 8S°C.
y
90% Similasmen e, a em-
pe a u a cons an e, la elocidad de la in u a aumen a a medida que el pH del baño
de in u a disminuye- cu as
1
y
2
pa a 70CC.
a
un pH
5
y
5.
5.
Conside ando las p ime as ases del p oceso, pueden escoge se a ias combi-
naciones de pH
y
e npe a ~ as iniciales, pa a p opo ciona una adecuada abso -
ción inicial len a, del colo an e. Fijando el lími e más ele ado del pH a 6, con el
in de minimiza el de e io o de
1:
lana, suge imos pa a ello como azonable, una
empe a u a inicial de 70°C., pa a con ola la abso ción del colo an e. Una cui a
de elocidad de in usa del Pa do Oscu o P ocilan BS, empezando la in usa
a
7003C. y un pH 6, ele ando la empe a ua a la ebullición du an e 30-45 minu os,
se ilus a en la igu a 6, donde se obse a una abso ción ap oximadamen e lineal
en elación con el iempo.
Desde el pun o de is a p ác ico, una empe a u a de 70°C.
y
un pH 6 de
baño de in u a, son alo es ap opiados pa a comenza la aplicación de los colo-
-
23
-
--
-

an es P ocilan a la lana en o ma de hilado
y
peinado, en equipos de in u a o -
dina ios, ele ando la empe a u a
a
la ebullición en
30-45
minu os e hi iendo du-
an e 45 minu os pa a las p opiedades de solidez a los a amien os húmedos no -
males. La Sal de P ocilan
L,
se ha empleado en odos es os ensayos, como
ui
agen e igualado de in u a.
TIEMPO
DETINTURA
~NS)
1
$
4ARQON
OBSCURO
PROCIUN
85
1
$
PROClLAN
)iIARRDN
OBXURO
B
3%
SAL
PROCILAN
L
3%
SAL
PRóCIiAN
L
TEQIW
A
pH6
ORENZAND0
A
70°C
Fip.5
b6
Tin u a
a
la
Con inua
Recien emen e, se
ha
is o inciemen ado el in e és po la aplicacióii a la con-
inua de colo an es a la lana, en o ma de peinado
y
ac ualmen e exis en en el
me cado un núme o de máquinas disponibles pa a es e in. El p incipal p oblein:~
a supe a , lo cons i uye la "esca cha" que se p oduce
a
causa del ca ác e hid o-
óbico de la ib a lana, combinada con su ele ada elas icidad. Se ha llegado a la
conclusión que los colo an es P ocilan pueden se aplicados con éxi o al peinado
de lana, en máquinas de in u a a la con inua o dina ia, con la adición de Dispe -
sol
VP
al baño de ula deo. Una ece a ípica pa a lana, se á:
X
gl
Colo an e P ocilan
40 g/l Dispe so!
VP
5
g/l Acido acé ico
7.5
g/l
Manu ex RS
ula dada a una exp esión 100% y apo izada du an e 20-25 mill. Empleando es a
ó mula como base, se han ob enido esul ados sa is ac o ios en abajos a g an es-
cala. Las p opiedades de solidez
a
los a amien os húmedos, de las in u as esul-
an es, son como mínimo iguales a aq~~ellas p oducidas con los mé odos de in u a
o dina ios, lle ados a cabo du an e 60 minu os a la ebullición.
Tin u a de Mezclas de
Luna
En la in u a de mezclas, los colo an es P ocilan poseen p opiedades simila es
a
los colo an es no eac i os p eme alizados y pueden se empleados pa a la po ciól~
de lana de las mezclas de ib as de lana/celulosa o laiia/poliés e , median e los
mé odos con encionales. En común con o os colo an es, se hace necesa ia una se-
lección más cuidadosa de los colo an es y de las condiciones de in u a, pa a p o-
duci ma ices unidos sob e mezclas de ib a lana/poliamídica. En la mayo ía
de
casos, es necesa io un agen e e a dan6e aniónico, pa a educi la elocidad de in-
u a de los colo an es sob e nylon.
Mecanismo de Reacción
Recien emen e han sido e ec uados abajos po De byshi e y T is am ( e . 2),
pa a de e mina en la lana los g upos más idóneos pa a eacciona con el gi-upo
eac i o de ac ilamida con enido en los colo an es P ocilan. Los esul ados pueden
di idi se con enien emen e en dos pa es, como sigue:
(1)
Reacción en e p o o ipos
y
Di e en es Fib as Polkz y~idicas.
Los esíduos ácidos aminos
en
la lana que pa ecen capaces de eacciona con
los colo an es ac ilamido son:
Se ina
:
g upos alkilo OH
Ti osina
:
g ~ipo asilo OH
His idinn
:
g upos aminazol
Lisina
:
g upos NH-
A ginina
:
g upos guanadino
Cis eina
:
g upos SH
jun o con g upos lib es NH, al inal de las cadenas polipép idas.
En es e abajo, un colo an e ac ilamido A de complejo me álico
1
:
2:
complejo de c omo
1
:
2 de
eaccionó en solución con a ios componen es con eniendo g upos amino ácidos
e-
siduales ( igu a
7).
Se es udió la elocidad de eacción
y
en consecuencia las cons-
an es de la misma, lo cual se e leja en la igu a
7.
VELOCIDADES
DE REACClON
PARA
U)S COLORANTES ACRll hMlDO
DE
METAL
COMP~O
CON
COMPUESTOS
-
SITIO ñ)TENCIAL
COW ANT5
DE
-ION
U)MWksTOS MODELO
PARA
REA~~ON
(WN
-1
1
SIN ADlClON NINGUNO SIN DEXOMPOSICION
TRAS
3
HORAS
HEXANO
-1
:6
-
DIO
1
GWPO
WIOROXILO
lN OESaDHPOSlClON
IRAS
3
WRAá
[HO.~.NH.(CH~),
m.N~(u ~)~-
lo
GRUPO
AHIDP. SIN DES(bnP0SICION
TRAS
3
HORAS
PIPERIDINA
GRUW
IMINO 0.039
HEXAMETILENOlAnlNA GRUPO A lNO
0.048
T
lOGLl
COL
GRUPO
T IOL 0.006
y
Fig.
7
De es os esul ados se dedujo que la eacción e a más ac ible coi1 la lisina, his-
idina
y
posiblemen e con los esíduos de a genina jun o con los p incipales g u-
pos amino e minales de la cadena, con alguna posible eacción con el g upo SH
de la cis eina, pe o con ninguna p obabilidad de eacción con los g upos amido o
hid óxilo.
h'ue a e idencia de la impo ancia de los g upos ami )o en eacción con colo-
an es de ac ilamida, se ob u o de e minando la elocidad de eacción del colo-
an e
A,
con lana, seda
y
nylon. Se calculó las cons an es de la eacción
y
los e-
s l ados se e lejan en la igu a
8.
Es e iden e que exis e una co elación azona-
bleme~ e buena en e la eac i idad con ib as paliamídicas y su con enido en g u-
pos amino e iminazol.
VELOCIDADES
DE
REAUION
WRA
US
COLORANTES
ACQlLAMlDO
DE
RETAL
COMPUJO
1:
2
CON
LANAS
SAL
Y
NYLON
CONSTANTE DE
k
CONTENID6 APROXIMADO
DE
URUWS
AnlNO
FIBRA
(MIN-1)
E
IMlNO
(MOLES/~G.
DE
FIBRA)
AMINO TERMINAL USINA HISTI DINA TOTAL
LANA
O.
107
0
.O2
0.23
0.07
0.32
SAL
0.039
0.03
0.04
0.02
0.09
NYLON
O
,012 0.06
-
-
0.04
1
Fig.
8
Análisis
de
los aminoácidos
de
la
lana.
De byshi e y T is am, ob u ie on e idencia más di ec a de las zonas de eac-
cipn, median e análisis de los aminoácidos. El mé odo de análisis empleado, ue
el
de Moo e, Speck nan
y
S ein, ( e .
3),
usando el p oceso au omá ico desa ollado
po Technicon Ins umen s L d. Es e mé odo p oduce una señal de la in ensidad
de colo po eacción con ninhid ina de cada aminoácido a medida que és e es
sepa ado en una columna, apa eciendo cada ácido como un pico dis in o en la
imagen.
Se conside ó p obable que cualquie nue o p oduc o esul an e de la eacción
de
los esíduos aminoácidos con colo an es de ac ilamida, o de p oduc os de hid ó-
lisis de ales de i ados, apa ece ían como nue os picos en el c oma og ama. El p i-
me abajo sugi ió los g upos nmino y posiblemen e ambié i los g upos ioles,
como zonas pa a la eacción del colo an e.
REKC ON
DE
COWRANTES
ACRlLAMlDO
CON
RESIW
E
LISINA
Y
ClSlElNA
EN
LANA
a)
&
-
NHg
GRUPO
DE
LISINA
R-NH~~HOC =CH. C0NH.X
-
R.NH.CH2.CH2.
CONH.
X
H
+
R.
NH.CH2.CH2.
CONH.
X
---.L
R.NH.CH2.CH2.COOH.
(1)
"20
(E
-
A~INO
cnaaoxi
ETIL
acnn)
b)
B-SH
GRUPO
üE
OSTEINA
R-SW+H2C=CH.CONW.Y
---
R.S.CH2.CH2.CONW.X
H+
R.S.CH2.CH2.CONH.
X
-
R.S.CH2.CH2. COOH.
(E)
'420
@-S
CARBOXI
ETIL
CISTEINA)
COMPUESTOS
MODEU)
UTILIZAOOS
PARA
SIMILAR
LOS
PW)DUCTOS
1
Y
ANTERIORES
HOOC.
CH.CH2.CH2.CH2 CH2
.NH.
CHz.CH2. CONH.
X
I
(1)
NH
BENZYL
HOOC.
CH.
CH2.5,CW~CH2.CONH.X
(a)
NH
ACETVL
.
Fig.
9
La igu a
9
mues a los nue os p oduc os esul an es. Se hicie on dos p o o i-
pos co espondien es a los de i ados de la lisina y de la cis eina, que se ilus an
igualmen e en la igu a
9.
Es os dos compues os- ipos, se hid oliza on y se añadie on a una mezcla s an-
da d de aminoácido
y
de p olina.
El
análisis del aminoácido ( igu a
lo),
e eló la
p esencia de dos nue os picos.
El análisis de una ib a de lana (mecha de lana bo any) eñida con colo an es
de ac ilamido, e eló un nue o pico co espondien e al de la E-N-ca boxi-e il-lisina