Otimização dos processos de tratamento prévio e tingimento de misturas PES/CO

Vítor Manuel Peixoto Ribeiro Otimização dos processos de tratamento prévio e tingimento de misturas PES/CO Outubro de 2024 Vítor Manuel Peixoto Ribeiro Otimização dos processos de tratamento prévio e tingimento de misturas PES/CO UMinho | 2024 Vítor Manuel Peixoto Ribeiro Otimização dos processos de tratamento prévio e tingimento de misturas PES/CO Dissertação de Mestrado Mestrado em Engenharia Têxtil - Materiais e Acabamentos Funcionais Trabalho efetuado sob a orientação da Professora Doutora Teresa Figueiredo Passos Ramos Mota Miranda Outubro de 2024 iv Direitos de autor e condições de utilização do trabalho por terceiros Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ v Agradecimentos De modo a demonstrar a minha gratidão e reconhecimento a todos aqueles que me apoiaram e ajudaram ao longo do meu percurso académico quero agradecer a todos os que contribuíram para a concretização desta etapa da minha vida. Primeiramente, a realização e conclusão da dissertação só foi possível dada a ajuda e predisposição dos meus pais e irmão, pelo apoio e carinho diário durante a realização não só da dissertação como também ao longo de todo o meu percurso académico, o meu maior e profundo agradecimento. A professora Doutora Teresa Figueiredo Passos Ramos Mota Miranda por todo o apoio, palavras de incentivo, esclarecimento de dúvidas e por oferecer e conduzir a minha investigação que contribuíram para enriquecer todas as etapas subjacentes ao trabalho realizado. Um agradecimento para o meu tutor na empresa que me recebeu e toda a equipa da secção de tinturaria em fio por se terem disponibilizado e oferecido uma plataforma para me auxiliar, apoiar e esclarecer todas as questões e orientações do projeto desenvolvido. Enfim, agradeço ainda a todos os amigos e colegas que contribuíram positivamente para a realização desta dissertação. vi Declaração de Integridade Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. vii Resumo Devido à crescente preocupação da sociedade em geral com o meio-ambiente, torna-se imperativo que se busquem soluções para combater a poluição e a escassez de recursos e a indústria têxtil não é exceção. Com efeito, esta indústria é bastante poluente, nomeadamente na área da tinturaria, que é a área em foco no trabalho, onde ainda se utilizam quantidades enormes de recursos, tais como, água, corantes e produtos químicos. Assim este trabalho teve como objetivo central, otimizar um processo de tratamento prévio e tingimento por esgotamento em fio de uma mistura PES/CO com vista a aumentar a sua sustentabilidade. Esta otimização teve como principais objetivos reduzir a energia elétrica utilizada, a quantidade de água utilizada e o tempo total do processo. Para além destes objetivos, foi ainda fundamental que o fio apresentasse bons níveis de solidez. A fim de otimizar o tratamento prévio e tingimento do fio, foi implementado um método alternativo onde foram testados três produtos inovadores em diferentes fases do processo. A primeira fase deste estudo consistiu em reproduzir o método convencional utilizado no tratamento prévio e tingimento do fio com uma cor escolhida para o efeito e analisou-se os gastos de água e energia elétrica requeridos pelos processos. Numa segunda fase do estudo, implementou-se o método alternativo e realizaram-se três ensaios com produtos inovadores, cuja aplicação diferia entre si uma vez que, o primeiro atuava no tratamento prévio e os restantes no ensaboamento. Estes produtos inovadores permitiram a redução do tempo processual e da quantidade de água e energia elétrica utilizada. A terceira fase do estudo consistiu em realizar testes de solidez nas amostras tingidas e nos testemunhos obtidos no método convencional e alternativos. Da análise dos resultados obtidos no método convencional e alternativos, pode-se concluir que, o ensaio três se revelou ser mais eficaz que o tradicional para cores escuras, porque apresentam índices de solidez idênticos e em termos de sustentabilidade, os gastos são menores de água, energia elétrica e tempo no processo de tingimento deste tipo de fio. Palavras-chave: algodão, otimização, poliéster, produtos inovadores, tingimento. viii Abstract Due to society's growing concern for the environment, it is imperative that solutions are sought to combat pollution and the scarcity of resources, and the textile industry is no exception. In fact, this industry is quite polluting, particularly in the area of dyeing, which is the area of focus in this work, where huge amounts of resources are still used, such as water, dyes and chemicals. The main aim of this work was therefore to optimize a process of pre-treatment and exhaustion dyeing of a PES/CO blend in order to increase its sustainability. The main objectives of this optimization were to reduce the electrical energy used, the amount of water used and the total process time. In addition to these objectives, it was also essential that the yarn had good levels of fastness. In order to optimize the pre-treatment and dyeing of the yarn, an alternative method was implemented in which three innovative products were tested at different stages of the process. The first phase of this study consisted of reproducing the conventional method used to pretreat and dye the yarn with a color chosen for the purpose and analyzing the water and electricity costs required by the processes. In the second phase of the study, the alternative method was implemented and three tests were carried out with the innovative products, the application of which differed from one another in that the first acted in the pre-treatment and the second and third in the soaping. These innovative products made it possible to reduce the amount of water and electricity used and also to reduce the duration of the dyeing process. The third phase of the study consisted of carrying out fastness tests on the dyed samples and on the control samples obtained using the conventional and alternative methods. From the analysis of the results obtained in the conventional and alternative methods, it can be concluded that test three proved to be more effective than the traditional method for dark colors, because they have identical fastness indexes and in terms of sustainability, there is less expenditure on water, electricity and time in the process of dyeing this type of yarn. Keywords: cotton, optimization, polyester, innovative products, dyeing. ix Tabela 34 - Reagentes utilizados no tingimento do algodão (Método Alternativo - Ensaio 2) .............................................................................................................................................. 54 Tabela 35 - Quantidade de água utilizada no tingimento do algodão (Método Alternativo - Ensaio 2) ................................................................................................................................ 54 Tabela 36 - Reagentes utilizados no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 2) ........................................................................................................................................... 55 Tabela 37 - Quantidade de água utilizada no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 2) .............................................................................................................................. 55 Tabela 38 - Quantidade de energia elétrica utilizada no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 2) ............................................................................................................. 55 Tabela 39 - Reagente utilizado no acabamento (Método Alternativo - Ensaio 2) ............ 56 Tabela 40 - Quantidade de água utilizada no acabamento (Método Alternativo - Ensaio 2) .............................................................................................................................................. 56 Tabela 41 - Reagente utilizado no tratamento prévio (Método Alternativo - Ensaio 3) .... 57 Tabela 42 - Quantidade de água utilizada no tratamento prévio (Método Alternativo - Ensaio 3) ........................................................................................................................................... 57 Tabela 43 - Reagentes utilizados no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 3) ........................................................................................................................................... 58 Tabela 44 - Quantidade de água utilizada no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 3) ................................................................................................................................ 58 Tabela 45 - Quantidade de energia elétrica utilizada no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 3) ............................................................................................................. 58 Tabela 46 - Reagentes utilizados no tingimento do algodão (Método Alternativo - Ensaio 3) .............................................................................................................................................. 59 Tabela 47 - Quantidade de água utilizada no tingimento do algodão (Método Alternativo - Ensaio 3) ................................................................................................................................ 59 Tabela 48 - Reagentes utilizados no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 3) ........................................................................................................................................... 60 Tabela 49 - Quantidade de água utilizada no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 3) .............................................................................................................................. 60 Tabela 50 - Quantidade de energia elétrica utilizada no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 3) ............................................................................................................. 60 Tabela 51 - Reagente utilizado no acabamento (Método Alternativo - Ensaio 3) ............ 61 Tabela 52 - Quantidade de água utilizada no acabamento (Método Alternativo - Ensaio 3) .............................................................................................................................................. 61 Tabela 53 - Resultados dos índices de solidez referentes à alteração da cor ................ 67 Tabela 54 - Resultados de solidez ao manchamento obtidos pelo método convencional 68 Tabela 55 - Resultados de solidez ao manchamento obtidos pelo Método Alternativo - Ensaio 1 ................................................................................................................................. 68 Tabela 56 - Resultados de solidez ao manchamento obtidos pelo Método Alternativo - Ensaio 2 ................................................................................................................................. 68 Tabela 57 - Resultados de solidez ao manchamento obtidos pelo Método Alternativo - Ensaio 3 ................................................................................................................................. 69 Tabela 58 - Resultados da quantidade de banhos utilizados em cada método realizado 77 Tabela 59 - Consumo Energético do Método Convencional .......................................... 79 Tabela 60 - Consumo Energético do Método Alternativo - Ensaio 1 .............................. 79 Tabela 61 - Consumo Energético do Método Alternativo - Ensaio 2 .............................. 79 Tabela 62 - Consumo Energético do Método Alternativo - Ensaio 3 .............................. 80 Tabela 63 - Comparação da energia elétrica utilizada nos ensaios realizados ............... 80 Tabela 64 - Duração do Método Convencional............................................................. 81 Tabela 65 - Duração do Método Alternativo - Ensaio 1 ................................................. 81 Tabela 66 - Duração do Método Alternativo - Ensaio 2 ................................................. 82 Tabela 67 - Duração do Método Alternativo - Ensaio 3 ................................................. 82 Tabela 68 - Comparação da duração de cada método ................................................. 82 Tabela 69 - Comparação final de todos os métodos .................................................... 84 1 1. Introdução 1.1. Enquadramento O tema da dissertação tem como objetivo melhorar a sustentabilidade dos processos de tratamento prévio e tingimento de uma mistura em fio de algodão/poliéster através da redução de energia utilizada e de outros recursos tais como, a água. Para isso é necessário responder à questão “De que forma é possível reduzir os gastos nestes processos têxteis?” A motivação da escolha deste tema deve-se ao facto da área têxtil, mais especificamente o tingimento, atualmente, ainda ser uma área bastante poluente e à crescente preocupação com o meio-ambiente. Assim, é muito importante que a indústria têxtil se modernize e acompanhe as tendências atuais. Para entender a necessidade de redução do gasto destes recursos é necessário, primeiramente, ter a noção da quantidade utilizada na indústria. Estudos apontam que se utilizam mais de 8000 produtos químicos diferentes no tingimento das diversas matérias-primas e cerca de 60L de água por quilograma de fio tingido, o que significa que uma empresa de dimensão média gastará 1,6 milhões de litros de água todos os dias (Kant, 2012). Em relação ao uso de energia na indústria têxtil na área do tingimento, esta vai variar dependendo do processo utilizado, no entanto, o que não vai mudar é que independentemente do processo que seja utilizado ocorrerão perdas de energia desnecessárias (Hasanbeigi & Price, 2012). 1.2. Justificação do Trabalho Cada vez mais a preocupação com o meio-ambiente é um tema em foco no mundo atual. E a indústria têxtil, como ainda é uma área bastante poluente e que utiliza muitos recursos, nomeadamente água e produtos químicos, existe a necessidade de acompanhar as tendências e de se modernizar para ajudar a tornar o mundo melhor. 2 Deste modo, em conjunto com a empresa onde foi realizado o estágio e no âmbito da Dissertação em Engenharia Têxtil, pretendeu-se diminuir os gastos energéticos e a quantidade de recursos que se utilizam atualmente para a preparação e tingimento de misturas de fio algodão/poliéster. 1.3. Objetivo do Trabalho O objetivo principal deste trabalho passa por desenvolver um método alternativo ao que é utilizado atualmente no tratamento prévio e no tingimento de fios PES/CO, no intuito de diminuir a quantidade de água e de energia que são utilizados durantes estes processos. Para isso é necessário responder à questão “De que forma é possível reduzir os gastos nestes processos têxteis?” Este método alternativo visa mudar determinadas condições que se utilizam atualmente no método mais tradicional tanto na vertente do tratamento prévio, como na vertente do tingimento propriamente dito. As condições a serem alteradas serão a uma implementação de um novo método de preparação do algodão, a exclusão da lavagem redutora, a diminuição do número de lavagens de de modo a poupar água. Para efetuar estas alterações será necessário testar produtos inovadores que prometem melhorar a eficiência dos processos. Através da implementação deste método alternativo ambiciona-se que, os resultados de controlo de qualidade têxtil, nomeadamente os testes de solidez da cor não apresentem índices piores quando comparados com o método tradicional. Para além disso, será também objeto de estudo as diferenças entre os custos energéticos e os tempos processuais dos métodos estudados. 1.4. Metodologia • Definição de objetivos Para a realização deste trabalho esta será a metodologia que irá ser utilizada. 3 A primeira fase após a decisão do tema, foi a delinear objetivos claros, diretos e pertinentes para a elaboração da dissertação de mestrado. Sendo esta, uma fase fulcral porque vai permitir um foco preciso no tema para não existir o risco de a atenção se dispersar por assuntos secundários. • Pesquisa Bibliográfica/Revisão de literatura A segunda fase deste trabalho engloba o levantamento bibliográfico de acordo com o tema a tratar. Esta fase é crucial para a realização da dissertação uma vez que através desta é possível identificar debilidades no processo de tratamento prévio e tingimento. • Trabalho experimental Tendo em conta a pesquisa bibliográfica realizada, foi necessário definir que especificações do fio e de que forma seriam realizados os diferentes processos têxteis. Como será necessária uma comparação entre métodos irá ser realizada um primeiro processo que vai ser denominado de método tradicional que engloba o tratamento prévio e tingimento como se realiza atualmente na indústria. Os métodos subsequentes serão denominados de métodos alternativos e terão alterações na quantidade de água utilizada e, produtos químicos, de modo a aumentar a sustentabilidade deste tipo de processos. • Análise de Resultados, Conclusões finais e propostas de trabalhos futuros A última fase do trabalho será analisar todos os resultados provenientes dos processos experimentais efetuados, de forma critica e determinar qual dos processos apresenta mais-valias nas diferentes áreas comparadas entre os dois tipos de processos. Serão também apresentadas sugestões de melhoria para trabalhos futuros. 4 2. Enquadramento Teórico 2.1. Fibras têxteis Uma fibra têxtil é um material que apresenta diversas propriedades físicas, químicas e mecânicas. Devido a estas características, principalmente, o comprimento, diâmetro, flexibilidade, elasticidade, resistência, tenacidade e finura é usada em aplicações têxteis (Carvalho, 2015). Estas divergem em termos de classificação como se verifica na figura 1. Figura 1 - Classificação das fibras têxteis As fibras naturais de origem animal são constituídas por proteínas e podem ser produzidas por secreção glandular de larvas de inseto (seda nobre e sedas selvagens) ou podem ser constituídas por pelo de mamíferos (como, por exemplo, a lã). As fibras naturais de origem vegetal são constituídas por celulose e encontram-se nas plantas sob a forma de fibras, podendo ter origem em diferentes partes da planta (caule, folha, semente, etc). Por fim, a única fibra de origem natural mineral utilizada para fins têxteis é o amianto e foi proibida em virtude de ser uma fibra potencialmente cancerígena (Ferreira, 2022). As fibras não naturais ou químicas são produzidas a partir de um polímero já existente na natureza ou da fusão (ou dissolução) de um polímero resultante de uma reação de síntese química. As fibras artificiais, como a viscose, são provenientes de um polímero natural e as sintéticas dividem-se em sintéticas orgânicas e inorgânicas (Romero Luiz Lauro et al., 1995). Fibras Têxteis Naturais Animais Vegetais Minerais Não Naturais Sintéticas Artificiais 5 Em relação às fibras sintéticas orgânicas estas representam o grupo de fibras têxteis com maior número de produção e consumo. São obtidas por síntese química a partir de derivados de petróleo e, em geral, são provenientes do processo de refinação da matéria-prima. A este grupo pertence uma das fibras em foco neste trabalho, o poliéster. Este tipo de fibra pode ser obtido através de duas reações de polimerização distintas: • Reação de poliadição – reação de polimerização entre moléculas iguais; • Reação de policondensação – Reação de polimerização entre moléculas diferentes ou de um monómero contendo dois grupos terminais diferentes. O outro grupo de fibras sintéticas são as sintéticas inorgânicas que, como o nome indica, são produzidas através de materiais inorgânicos. A este grupo pertencem as fibras de vidro, basalto, carbono, cerâmicas, etc. 6 2.1.1. Poliéster O poliéster comercial, denominado por Poli (tereftalato de etileno) (PET), é uma das fibras têxteis com maior consumo globalmente e, mais especificamente, a fibra química mais utilizada (Militky, 2009). Um estudo anual realizado pela Textile Exchange apresenta detalhadamente os dados de consumo e produção das fibras têxteis mais comuns. Em 2023, mais uma vez, atingiu-se um valor recorde de produção de fibras têxteis, 124 milhões de toneladas (figura 2). Figura 2 - Produção de fibras têxteis globalmente Fonte (Textile Exchange, 2024) Da análise da figura 2 pode constatar-se que o poliéster é a fibra mais produzida a nível mundial. Após uma pequena diminuição na produção em 2020 devido à COVID-19, os números da produção voltaram a subir nos anos seguintes (figura 3), atingindo-se um total de 71 milhões de toneladas no ano de 2023. Verificando-se, no entanto, uma diminuição ligeira na produção de poliéster reciclado, que, normalmente, é produzido através de garrafas de plástico PET. 7 Figura 3 - Produção global de poliéster Fonte (Textile Exchange, 2024) Devido à sua composição química esta fibra têxtil vai apresentar diversas características que a tornam uma das fibras mais utilizadas globalmente. Das quais destacam-se a sua elevada resistência mecânica, resistência ao desgaste, boa estabilidade dimensional, alta elasticidade e termoplasticidade (Militky, 2009). Uma das características mais relevantes para a realização deste trabalho é a sua hidrofobicidade, o que confere uma dificuldade acrescida a este tipo de matériaprima (O`Neill, 2003). O poliéster é uma das fibras mais complexas em que se pode realizar processos de tingimento. Este alto grau de complexidade deve-se a esta fibra têxtil sintética ter um grau muito baixo de hidrofilidade. Deste modo só poderão ser usados corantes muito específicos insolúveis em água, os corantes dispersos (Militky, 2009). 2.1.1.1. Síntese do Poliéster Assim sendo, o poliéster faz parte do grupo das fibras químicas sintéticas e, quimicamente, apresenta um éster como grupo funcional, o que significa que este se vai repetir na sua cadeia principal (Militky, 2009). 8 Figura 4 - Estrutura química do poliéster Fonte (O`Neill, 2003) A fibra obtém-se, usualmente, através de uma reação de policondensação do ácido tereftálico com o etilenoglicol. Sendo esta a reação: Figura 5 - Reação de Policondensação do PET Fonte (O`Neill, 2003) 2.1.2. Algodão O algodão é uma fibra têxtil natural que é utilizada para a produção de vestuário desde a antiguidade. Apesar de não ser possível precisar com exatidão, é provável que a fiação e tecelagem desta matéria-prima tenham sido originárias da India por volta de 1500 antes de Cristo. No entanto, o Egito reclama ser o primeiro a produzir roupas de algodão tendo sido encontrados dentro de túmulos tecidos de algodão com mais de 4000 anos (Bastos, 2003). Focando, então nos dias de hoje, o algodão continua a ser uma das fibras com maior utilização a nível global. No entanto, houve um decréscimo na sua produção nos últimos anos de acordo com a Textile Exchange . Este decréscimo pode ser explicado por várias razões, quer sejam as mudanças climatéricas, os desafios sociopolíticos envolvendo esta matéria-prima ou até mesmo o mercado deste produto(Textile Exchange, 2024). 15 Figura 12 - Isotérmica de Langmuir Fonte (Alves, 2021) 2.2.1.4.3. Isotérmica de Freundlich A isotérmica de Freundlich, ao contrário da isotérmica de Langmuir, não tende para um valor limite da concentração de corante na fibra, uma vez que não se considera a saturação dos locais de ligação disponíveis. Por outro lado, não é verdade para elevadas concentrações, onde se observa a saturação do corante na fibra. Este tipo de comportamento é característico do tingimento de fibras celulósicas com corantes diretos, reativos e corantes de cuba (Alves, 2021). Figura 13 - Isotérmica de Freundlich Fonte (Alves, 2021) 2.2.2. Processos de Tingimento Qualquer que seja o método que seja utilizado para se tingir uma fibra ou até mesmo o tipo de fibra que se pretenda tingir, o objetivo será o mesmo, fornecer ao substrato têxtil uma coloração uniforme ao material (Gonçalves, 2017). 16 O método escolhido, esgotamento ou impregnação, irá depender de diversos fatores, como por exemplo a composição do substrato têxtil, a forma do material, isto é, pode apresentarse sob forma de rama, fio, tecido ou malha, o tipo de corantes e a maquinaria disponível (Alves, 2021). Sendo assim, existem dois tipos de processos de aplicação que se destacam: • Processos descontínuos ou por esgotamento; • Processos contínuos ou semi-contínuos, por impregnação. 2.2.2.1. Esgotamento Nos processos de tingimento por esgotamento, o movimento do corante em direção ao interior das fibras é devido à sua substantividade. Neste tipo de processos o corante encontra-se totalmente ou parcialmente dissolvido no banho de tingimento, estando durante todo o processo o substrato têxtil em constante contacto com a solução (Gonçalves, 2017). O transporte do corante para a superfície da fibra têxtil é potenciado pelo movimento do banho, pelo movimento do substrato ou pelo movimento deste conjunto (Alves, 2021). Neste tipo de processo utilizam-se soluções diluídas de corante com razões de banho que podem variar bastante, entre 1:5 e 1:20, sendo o corante inicialmente adsorvido pela superfície da fibra e difundindo-se para o interior da mesma através pelas fases de tingimento indicadas no ponto 2.2.1. (Alves, 2021). Este tipo de processo envolve várias variáveis que auxiliam o controlo do tingimento. Uma das variáveis mais importantes, é, a temperatura em que na maioria dos tingimentos envolve a aplicação de gradientes. Assim esta vai aumentando gradualmente ao longo do processo de tingimento até à temperatura final dependendo este parâmetro do corante aplicado. É preciso ter em conta que, o tingimento não deve ser muito rápido de forma a evitar manchamentos, nem muito lento uma vez que tornaria a aplicação dispendiosa e demorada e será através da temperatura e dos gradientes que se controlará a duração do processo. Para além desta variável, existem outras igualmente relevantes, tais como, a substantividade, razão de banho, pH da solução de tingimento e a concentração de eletrólitos. Ainda são necessários vários agentes auxiliares que 17 podem ter diversas funções como igualizar o corante no banho, agentes antiespuma, entre outros (Alves, 2021;Gonçalves, 2017). 2.2.2.2. Impregnação O tingimento por impregnação pode ser executado através de processos contínuos ou semi-contínuos. No primeiro caso, o corante já se encontra fixado no momento que o substrato têxtil sai da máquina. No segundo caso, será necessária uma fase de maturação, no qual se irá processar a fixação do corante (Alves, 2021). Independentemente do método a utilizar é necessário passar por determinadas etapas até à realização de um tingimento por impregnação bem sucedido. Estas fases estão evidenciadas a seguir: 1. Impregnação das fibras com a solução de tingimento; 2. Espressão para uniformização do banho nas fibras; 3. Tratamentos posteriores que envolvem a difusão do corante para o interior da fibra e fixação. As principais variáveis neste método são a hidrofilidade do substrato, o teor de humidade residual, a afinidade dos corantes, a velocidade de aplicação e a homogeneidade da pressão exercida pelos rolos espremedores do foulard (Alves, 2021). 2.2.3. Rendimento de um processo de tingimento O rendimento de um processo de tingimento terá de ter em conta não só os fatores de ordem económica, mas também e deve ser tão elevado quanto possível. Os corantes por assumirem um papel preponderante no processo de tingimento terão, naturalmente, um custo financeiro associado elevado. Para além disso, parte significativa do corante estará presente nas águas residuais resultantes do tingimento o que terá um custo ambiental. No entanto já é possível 18 diminuir esse impacto através de um tratamento dessas mesmas águas residuais em que, porventura, será possível uma reutilização de parte desse corante recolhido nestes tratamentos (Gonçalves, 2017). Para além dos corantes, é necessário recorrer a agentes auxiliares que vão conferir determinadas características ao substrato têxtil tais como, a igualização que serão fundamentais para ter um bom rendimento e uma boa qualidade do processo de tingimento. Os processos de tingimento por esgotamento e por impregnação apresentam uma diferença substancial na duração necessária para que um tingimento seja bem sucedido. No caso do tingimento por esgotamento, a duração do processo é bastante mais prolongada, uma vez que é necessário que o corante se transfira do banho para a fibra gradualmente até ser atingido um equilíbrio, que é o momento em que a velocidade de adsorção e dessorção são iguais. O tempo necessário para que este equilíbrio seja atingido, depende de vários fatores, tais como, a temperatura, tipo de corante, tipo de fibra têxtil e os reagentes auxiliares utilizados ao longo de todo o processo de tingimento (Gonçalves, 2017). O rendimento do processo de tingimento depende das temperaturas selecionadas. Sendo o tingimento um processo exotérmico, a utilização de baixas temperaturas irá favorecer o rendimento da reação. No entanto demoraria mais tempo até o equilíbrio ser atingido. Deste modo, é necessário haver um compromisso entre o tempo e o rendimento de modo a ser atingido o melhor custo-benefício. Porém, nas empresas, normalmente prioriza-se o aspeto monetário do tingimento, utilizando-se temperaturas mais elevadas para se realizarem tingimentos mais rápidos e por consequência ser possível realizar mais tingimentos. 19 2.3. Tingimento do Algodão e Tingimento do Poliéster 2.3.1. Tratamento prévio do algodão Todos os substratos têxteis necessitam da realização de tratamentos antes de serem tingidos. Estas operações, têm como objetivo a remoção de impurezas presentes nas fibras, de modo torná-lo mais hidrófilo e suscetível a operações de tingimento, estamparia e acabamentos (Araújo & Castro, 1984). O algodão cru possui gorduras, ceras, pectinas e sais minerais que dão um carácter hidrofóbico à fibra, o que apresenta um obstáculo ao tingimento. A sua remoção é conseguida através da realização de uma operação denominada de fervura alcalina, a qual consiste num tratamento em solução alcalina a uma temperatura próxima da ebulição. Ao remover estas impurezas vamos ter como resultado um algodão hidrófilo (Araújo & Castro, 1984). Para além da fervura alcalina é possível que, dependendo da cor em que se pretende tingir, seja necessário efetuar um branqueamento. Este tem como objetivo eliminar as cores naturais das fibras têxteis e remover alguns tipos de impurezas, nomeadamente restos de cascas que não tenham sido removidos durante a fervura alcalina (Gonçalves, 2017). 20 2.3.2. Corantes Utilizados no Tingimento de Algodão/Poliéster Os corantes são constituídos por moléculas que têm a capacidade de absorver radiação na região de visível do espetro eletromagnético (figura 14), ou seja, com comprimento de ondas entre os 400 e 750 nanómetros. Figura 14 - Espetro Eletromagnético Fonte (Carvalho, 2007) Dependendo do tipo de corante podem ter uma cor mais ou menos intensa e, por norma, são parcialmente ou totalmente solúveis em água (apesar de ser possível a utilização de outros meios de aplicação diferentes da água) e de serem mais ou menos resistentes a tratamentos que ponham em causa a solidez dos tintos na matéria-prima (Gonçalves, 2017). 2.3.2.1 Corantes Dispersos Um corante disperso é um corante não iónico muito pouco solúvel em água à temperatura ambiente e que mesmo a altas temperaturas tem uma solubilidade limitada apesar de haver um 21 certo aumento de solubilidade. No entanto, possuem substantividade para fibras hidrofóbicas tal como a poliamida e o poliéster onde são bastante solúveis. Além das propriedades físicas que influenciam a estabilidade das dispersões há ainda a considerar as seguintes: - Solubilidade em água - Cristalização - Grau de suscetibilidade ao pH - Grau de suscetibilidade à redução Tal como o nome sugere, os corantes dispersos estão presentes no banho de tingimento na forma de uma fina suspensão aquosa na presença de um agente dispersante. A água vai dissolver uma pequena quantidade de corante que está na forma molecular e as fibras hidrofóbicas depois absorvem o corante do banho. Devido ao facto destes corantes terem um peso molecular baixo, muitos sublimam a altas temperaturas o que faz com que possam também ser absorvidas pelas fibras no estado de vapor no decorrer de processos de tingimento por impregnação (Thermosol). Após o tingimento, há sempre corante que fica depositado nas superfícies das fibras o que leva à necessidade de um tratamento redutor para o remover. Este tratamento vai destruir então todo esse corante em condições alcalinas. 2.3.2.2. Corantes Reativos Os corantes reativos têm como principal característica a capacidade de formar com os matérias-primas têxteis ligações covalentes, podendo estas ser entre átomos de carbono e de oxigénio ou de nitrogénio de um grupo hidroxilo ou amina de um substrato (Alonso, 2008). Este tipo de corantes, devido a estas ligações covalentes apresentam, boa solidez a processos a molhado. Dada a facilidade de aplicação e os bons resultados obtidos, são atualmente cada vez mais utilizados (Alves, 2021). 22 A estrutura molecular deste tipo de corante é semelhante ao de outros tipos de corantes, ácidos e diretos, no entanto, apresenta um grupo reativos, que possibilita a ligação covalente com as fibras (Gonçalves, 2017). Assim sendo, a estrutura molecular dos corantes reativos é constituída por quatro constituintes: • Grupo reativo – Grupo que carateriza este tipo de corantes, dotando-os da capacidade de reagir com a fibra, através da formação de ligações covalentes; • Grupo cromóforo – Responsável pela formação da cor e o principal responsável pela afinidade manifestada pelo corante para com as fibras. São normalmente estruturas azo, antraquinona ou ftalocianina; • Grupos solubilizantes – Grupos sulfónicos presentes no cromóforo, que aumentam a solubilidade do corante em água; • Grupo de ligação – Grupo responsável por fazer a ligação entre o cromóforo e o grupo reativo. No caso do algodão, que é a matéria-prima que irá ser tingida com corantes reativos, os corantes entram nas zonas amorfas das fibras através dos canais porosos preenchidos com água e ligam-se depois às fibras, sendo que esta ligação é estabelecida através de várias forças moleculares e vai depender da classe do corante (Vilela, 2018). Este tipo de corante para além de apresentar níveis de solidez elevados, possui outras vantagens, tais como, uma ampla gama de cores, custo aceitável, tempos de tingimentos curtos e estabilidade nas condições de processo. São mais brilhantes, duradouros e fáceis de utilizar quando comparados com outros corantes (Vilela, 2018;Jena et al., 2015). Dentro dos grupos reativos existentes só alguns conseguem cumprir os requisitos comerciais impostos pelo mercado do tingimento de fibras celulósicas (Gonçalves, 2017). Estes grupos reativos encontram-se assinalados a seguir: • Diclorotriazina; • Monotriazina; • Monofluortriazina; • Dicloroquinaxalina; 23 • Difluorcloropirimidina; • Tricloropirimidina; • Vinilsulfónico. Estes grupos reativos poderão reagir com a fibra através de dois mecanismos diferentes, a reação de substituição nucleofílica ou a reação de adição nucleofílica. A reação de substituição nucleofílica, entre um corante reativo com um grupo à base de triazina e a celulose a pH alcalino, encontra-se evidenciada na figura 15. Figura 15 - Reação de substituição nucleofílica Fonte (Gonçalves, 2017) Os corantes que reagem por adição nucleofílica, fazem-no por adição a uma ligação dupla carbono-carbono polarizada presente no grupo reativo(Antunes, 2019). Este tipo de reação pode dar-se, por exemplo, entre corantes com grupos reativos vinilsulfónicos e a celulose, como se pode ver na figura 16. 24 Figura 16 - Reação de adição nucleofílica Fonte (Gonçalves, 2017) Os corantes reativos também poderão diferir na sua classificação dependendo de algumas das condições do corante que será escolhido para se efetuar o tingimento. Estes corantes são classificados da seguinte maneira: ➢ Controláveis por álcali – estes tipos de corantes são aplicados num intervalo de temperaturas na ordem dos 40 e 60ºC e caracterizam-se por ter esgotamentos baixos em meio neutro. São altamente reativos, o que implica um doseamento cuidadoso dos agentes alcalinos. Neste grupo encontram-se inseridos os corantes com os grupos reativos diclorotriazina, difluorcloropirimidina e vinilsulfónico. ➢ Controláveis pelo sal – possuem temperaturas de aplicação por volta dos 80ºC. Esgotam facilmente a pH neutro e o doseamento do sal será fundamental para controlar a velocidade de tingimento. Não são muito reativos. Neste grupo encontra-se os corantes com os grupos reativos tricloropirimidina e aminoclorotriazina nestes corantes. ➢ Controláveis pela temperatura – reagem a temperaturas elevadas com a celulose sem a presença de álcali. Estas temperaturas rondam entre os 80 e 100ºC. O corante reativo tem a particularidade de na sua utilização causarem reações secundárias, sendo a mais notória e prejudicial a reação entre o corante e a água, que, em meio alcalino, devido à presença de iões hidróxido em solução, provoca uma hidrólise do corante. Este corante hidrolisado terá de ser removido através de lavagens intensivas, de modo a não criar problemas de solidez (Gonçalves, 2017). 31 4. Melhoria de Sustentabilidade De modo a otimizar a sustentabilidade foram alterados compostos químicos e métodos em relação ao método convencional reduzindo assim o impacto ambiental do processo de tingimento de uma mistura de algodão/poliéster em fio. A primeira fase do tingimento que foi alterada diz respeito ao tratamento prévio do algodão, uma vez que não foi realizada a fervura alcalina. Como alternativa será testado um produto novo, o produto A. A segunda fase do tingimento a sofrer alterações foi a lavagem redutora. De facto, esta etapa também deixou de ser realizada, uma vez que, na fase de ensaboamento foi utilizado um produto, o produto B , que fez com que não fosse necessária a realização deste tratamento redutor. Para além do produto B , na fase de ensaboamento, também se utilizou o produto C , que teve como função remover o corante reativo hidrolisado. A associação destes 2 produtos tiveram como objetivo, verificar se era possível reduzir o número de banhos nesta fase, mantendo a qualidade do produto final. Ao serem realizadas estas alterações espera-se uma melhoria na sustentabilidade, uma vez que irão ser utilizados menos produtos químicos nocivos, menos água e menos energia elétrica. Para além disso, o tempo do processo diminuirá e os custos financeiros também. 32 4.1. Produtos Inovadores Cada produto utilizado de modo a melhorar a sustentabilidade terá diferentes constituições químicas, diferentes funções, características e propriedades. Daí ser importante a diferenciação e análise em particular de cada um deles. Na tabela 1 está apresentada as particularidades de cada produto estudado. Tabela 1 – Características dos produtos testados Nome Produto A Produto B Produto C Constituição Química Éter de Poliglicol de álcoois gordos e policarboxilatos Polímeros heterocíclicos e sulfonatos aromáticos Polímeros heterocíclicos e Aditivos Função Surfactante, sequestrante, dispersante e molhante Remoção do corante disperso em excesso Remoção do corante reativo hidrolisado Características Líquido Líquido Líquido Cor Branco ou amarelo Amarelo ou castanho Incolor ou amarelo Odor Ligeiro Característico Ligeiro Solubilidade Solúvel em água fria Solúvel em água fria Solúvel em água fria Caracter Iónico Aniónico Aniónico Não Iónico pH 3,0 – 5,0 7,5-8,5 7,0-9,0 Propriedades Remoção de gorduras e ceras do algodão Remoção de manchas Efeito sequestrante Variedade de aplicações Permite ensaboamento a 80º Bom ensaboamento de misturas PES/CO Usa menos banhos Resistente a ácidos, alcali e eletrólitos Remoção de corante reativo hidrolisado Boa eficiência com poucos ensaboamentos Excelente efeito dispersante Fácil de manusear 33 4.1.1. Produto A O produto A tem uma grande capacidade surfactante e de limpeza nos produtos têxteis, nomeadamente naqueles que contém algodão, como é o caso da mistura em estudo. A relação equilibrada de tensioativos não iónicos no produto A, em relação aos elementos hidrofóbicos e hidrofílicos confere ao produto um elevado efeito de molhabilidade, lavagem e emulsificação. Deste modo, este produto tem a capacidade de remover sujidades provenientes do solo e ceras, gorduras e cascas provenientes da fibra do algodão. Com efeito, a capacidade de molhante e limpeza dos surfactantes não iónicos, deve-se à sua estrutura química, que possui extremidades hidrofílicas, que interagem com a água e extremidades hidrofóbicas, que irão interagir com gorduras, óleos e outras impurezas, causando, assim, a sua separação do material fibroso. Pode ainda afirmar-se que, as extremidades hidrofílicas ligam-se às moléculas de água, reduzindo a tensão superficial e permitindo que a água penetre mais facilmente nas superfícies. Este produto também contém agentes sequestrantes que impedem a formação de depósitos de iões de metais alcalinoterrosos como o cálcio e o magnésio, uma vez que, formam complexos solúveis com esses iões presentes na solução. Garantindo assim, que durante o tingimento, estes iões não causem problemas na relação de afinidade entre fibra e banho de tingimento e que não existam manchamentos. Em termos de compatibilidade este produto não poderá ser usado em conjunto com produtos catiónicos por que irá causar precipitações. Apesar de não ser constituído por enzimas, este produto poderá ser usado em qualquer processo enzimático uma vez que, não provoca toxicidade nas enzimas. No entanto, não há qualquer impedimento em usar este produto com compostos aniónicos e não iónicos. Em relação à estabilidade do produto, este apresenta resistência a ácidos, produtos alcalinos, eletrólitos e a águas duras. Em termos de sustentabilidade, este produto apresenta uma vantagem significativa no que diz respeito à quantidade de água utilizada. Devido às suas propriedades químicas e ao bom desempenho de limpeza e de molhante, a utilização deste produto é adequada ao tratamento prévio do algodão em um só banho. 34 Este produto também apresenta algumas desvantagens, estando estas relacionadas com o facto de ser um produto químico potencialmente perigoso. Este produto em contacto com a pele causa irritação e em contacto com os olhos pode causar danos severos. Figura 21 - Pictograma de sinal de perigo 4.1.2. Produto B O Produto B é um reagente auxiliar para misturas de PES/CO que possui a capacidade de remover o excesso de corantes dispersos após o tingimento. A introdução deste produto permite a eliminação da etapa lavagem redutora e permite uma diminuição no número total de banhos de ensaboamento necessários. Contrariamente à lavagem redutora, este produto não é aplicado antes do tingimento da parte celulósica do substrato têxtil. A introdução deste produto será apenas na fase do ensaboamento após toda a mistura estar tingida. Na maioria das cores será apenas necessário um banho de ensaboamento a temperaturas mais elevadas (80-95ºC). No entanto em tonalidades mais escuras pode ser necessário um segundo banho de ensaboamento a essas temperaturas. Em termos de compatibilidade este produto pode ser usado em conjunto com compostos aniónicos e não iónicos. Em alguns casos, produtos catiónicos podem causar precipitados. Tal como o produto A, este produto é resistente a ácidos, produtos alcalinos, eletrólitos e a águas duras. 35 Devido à diminuição considerável no número total de banhos de ensaboamento, este produto apresenta diversas vantagens em termos ecológicos, permitindo assim um processo de tingimento mais sustentável. A introdução deste produto permite diminuir gastos de água, energia elétrica, tempo, produtos químicos e custos financeiros. Figura 22 – Representação figurativa de vantagens do produto 4.1.3. Produto C O produto C tem como principal objetivo remover o corante reativo hidrolisado presente no tingimento de uma mistura PES/CO. Esses corantes podem afetar a uniformidade e a qualidade da cor final. Deste modo, é aplicado na fase de ensaboamento com esse propósito. Este produto tem a capacidade de remover o corante hidrolisado por possuir uma alta afinidade com mais ele e na maioria dos casos é apenas necessário um banho de ensaboamento a temperaturas mais elevadas. A exceção serão tonalidades com cores mais intensas onde pode ser necessário um segundo banho para garantir bons índices de solidez. Para além destas vantagens, ainda permite que não ocorra aglomeração de corante nas bobinas utilizadas. Em termos de compatibilidade este produto pode ser usado em conjunto com compostos aniónicos, não iónicos e catiónicos. E em relação à estabilidade este produto é resistente a ácidos fracos, produtos alcalinos, eletrólitos e a águas duras. O modo de ação deste produto baseia-se em transformar o corante hidrolisado presente no substrato têxtil em sais solúveis em água através de substâncias dispersantes e solúveis que têm na sua constituição. Estas partículas após serem transformadas em sais solúveis permanecem no banho de ensaboamento, evitando assim uma nova adesão ao material têxtil. 36 5. Materiais e Métodos De modo a testar os produtos inovadores escolheu-se uma cor com representatividade na produção da empresa onde o estágio foi realizado, um vermelho, que no ano de 2023 foi tingido em 40 toneladas de fio que na sua composição tinham 50% de algodão e 50% de poliéster. Outra razão para esta ser a cor escolhida foi , esta cor em particular, ser complicada de reproduzir com bons resultados de solidez. Para o desenvolvimento deste trabalho serão necessárias várias etapas. Inicialmente, será necessário realizar o método convencional e o primeiro ensaio do método alternativo. Como o método alternativo não apresentou os resultados desejados foram então feitos ajustes até conseguirmos obter um ensaio, com os novos produtos, que apresente vantagens ao nível da sustentabilidade, mas que também conjugue com esse lado positivo da sustentabilidade, a manutenção de bons resultados de controlo de qualidade. 5.1. Materiais e Equipamentos De modo a desenvolver o presente trabalho, foram necessários vários materiais e reagentes para a concretização de todo o processo experimental. Assim, utilizou-se um fio 50% Algodão/50% PES que foi disponibilizado pela empresa onde o estágio foi realizado. Os corantes e reagentes usados nos tingimentos foram os seguintes: • Corantes reativos Amarelo Levafic CA, Vermelho Levafix CA e Azul Levafix CA; • Corantes dispersos Escarlate Dianix XF, Laranja Fantagen 3G-SD, Vermelho Dianix SF; • Kieralon MRZ; • Soda caustica a 50%; • Plexene EXT; • Levegal DLP; 37 • Sera gal P-LP; • Ácido acético; • Acetato de sódio; • Sera com P-NR; • Sera foam M-EO; • Osimol NU-N; • Praux RDB; • Sirrix NE; • Quitest 1096-E; • Carbonato de sódio; • Sera Sperse M-IS; • Dekol SN 100; • Rucofil; • Sal industrial; • Produto A; • Produto B; • Produto C; Para os testes de controlo de qualidade foram utilizados os seguintes reagentes e materiais: • Detergente ECE; • Perborato de sódio tetrahidratado; • Água destilada; • Tabuleiro de rede para secagem de amostras; • Placas de Petri; • Esferas de aço inoxidável com 6mm de diâmetro; • Testemunho de algodão rubbing ; • Tecido testemunho multifibra; • Escala de cinzentos de manchamentos e de alteração de cor; • Verivide. Os equipamentos utilizados para efetuar os ensaios de controlo de qualidade encontramse evidenciados de seguida: 38 • Balança analítica; • Estufa; • Gyrowash; • Crockmeter; • Verivide. O equipamento, materiais, corantes e os reagentes auxiliares foram disponibilizados pela empresa onde o estágio foi realizado. 39 5.2 Metodologia Este trabalho teve uma componente experimental muito extensa, sendo cada passo fundamental para um tingimento bem conseguido e para bons resultados de sustentabilidade no método alternativo. Desta forma, são descritos os passos percorridos em cada uma destas etapas, desde o método convencional, até aos resultados de controlo de qualidade que permitirão comparar o sucesso ou insucesso do teste experimental. 5.2.1. Metodologia dos Ensaios Neste subcapítulo estarão apresentados detalhadamente os diferentes métodos de tingimento em fio de uma mistura PES/CO testados. Estes métodos são o método convencional e 3 ensaios alternativos na busca de uma otimização no que toca à sustentabilidade e à qualidade final do produto. 5.2.1.1. Método Convencional O método convencional percorrerá 6 etapas até ser dado como concluído. Estas serão, por ordem, o tratamento prévio do algodão, o tingimento do poliéster, a lavagem redutora, o tingimento do algodão, o ensaboamento e o acabamento. 40 1ª Etapa – Tratamento prévio do Algodão (Fervura Alcalina) O tratamento prévio do algodão pode ser efetuado utilizando diferentes processos até se atingir as garantias necessárias para que o substrato têxtil esteja devidamente preparado para absorver o corante de forma uniforme. Devido aos produtos utilizados, equipamentos disponíveis e resultados apresentados ao longo de vários anos, decidiu-se que o único processo necessário e utilizado convencionalmente no tingimento de todas as cores é a fervura alcalina, uma vez que, com a utilização deste processo conseguiu-se sempre apresentar a cor ao cliente com resultados qualitativos aceitáveis. Demonstrando, ser assim, a melhor preparação no que diz respeito ao custo-benefício de misturas em fio PES/CO. Deste modo, a primeira etapa será então a fervura alcalina que necessitará dos reagentes apresentados na tabela 2. Os consumos de água e energia elétrica encontram-se apresentados nas tabelas 3 e 4. Tabela 2 - Reagentes utilizados na Fervura Alcalina (Método Convencional) Reagentes Função Quantidade (g/L) Kieralon MRZ Agente surfactante, de limpeza e complexante 0,5 Soda Cáustica Tem como objetivo promover o inchamento e a dissolução dos resíduos vegetais não removidos no decorrer do processo de fiação e saponificar gorduras e ceras. 0,7 Plexene Ext Desmineralização das impurezas das fibras celulósicas (Sequestrante) 0,25 Tabela 3 - Quantidade de água utilizada na Fervura Alcalina (Método Convencional) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 3 2100 47 5.2.1.2. Método Alternativo – Ensaio 1 O ensaio alternativo possui diferenças significativas em relação ao método convencional. Neste ensaio foi introduzido pela primeira vez o produto inovador Produto A na fase de tratamento prévio, em detrimento da fervura alcalina. Para além desta alteração, também se retirou a fase processual da lavagem redutora. Assim sendo, o primeiro ensaio do método alternativo é constituído por seis etapas. Estas serão, por ordem, o tratamento prévio alternativo do algodão, o tingimento do poliéster, o tingimento do algodão, o ensaboamento e o acabamento. 1ª Etapa – Tratamento prévio alternativo do algodão A primeira etapa será então a alternativa à fervura alcalina. O reagente usado e o consumo da água estão apresentados nas tabelas 17 e 18, respetivamente. Tabela 17 - Reagente utilizado no tratamento prévio (Método Alternativo - Ensaio 1) Reagente Função Quantidade Produto A Surfactante, sequestrante, dispersante e molhante 0,5% Tabela 18 - Quantidade de água utilizada no tratamento prévio (Método Alternativo - Ensaio 1) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 1 700 Ao contrário da fervura alcalina, este tratamento prévio decorre durante 15 minutos a 60ºC, como representado na figura 21. No entanto devido à temperatura da água fornecida à secção ser de 60ºC, não será necessária uma fase de aquecimento do banho. 48 Figura 26 - Processo utilizado no tratamento prévio (Método Alternativo - Ensaio 1) 2ª Etapa – Tingimento do poliéster A segunda diz respeito ao tingimento do poliéster presente no fio e foram utilizados os reagentes assinalados na tabela 19. Tabela 19 - Reagentes utilizados no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 1) Reagentes Função Quantidade Levegal DLP Igualizar o corante pelo fio 0,5% Sera Gal P-LP 0,5 g/L Ácido Acético Tamponizar o pH entre 5-5.5 0,6 g/L Acetato de sódio 0,5 g/L Sera Com P-NR Agente oxidante para tingimentos a altas temperaturas 1,8% Sera Foam M-EO Agente antiespuma 0,27 g/L Escarlate Dianix XF Corante 0,6% Laranja Fantagen 3G-SD 0,25% Vermelho Intenso Dianix SF 0,72% Durante a realização desta fase do processo serão gastas as quantidades de água e energia elétrica representadas nas tabelas 20 e 21, respetivamente. Tabela 20 - Quantidade de água utilizada no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 1) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 1 700 49 Tabela 21 - Quantidade de energia elétrica utilizada no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 1) Gastos em energia elétrica Temperatura inicial (ºC) Temperatura inicial (ºC) Consumo de energia (Kw) 60 135 0,61425 Em relação ao processo em si, este terá a mesma duração e gradientes do tingimento efetuado para o método convencional. 3ª Etapa - Tingimento do algodão A terceira etapa consiste no tingimento da componente celulósica do fio e os reagentes e a quantidade de água utilizados encontram-se evidenciados nas tabelas 25 e 26, respetivamente. Tabela 22 - Reagentes utilizados no tingimento do algodão (Método Alternativo - Ensaio 1) Reagente Função Quantidade Vermelho Levafix CA Corante 3,3% Amarelo Levafix CA 0,9% Azul Levafix CA 0,007% Carbonato de sódio Auxiliar a fixação o corante 4 g/L Levegal RL Igualizador 0,3 g/L Quitest 1096-E Agente dispersante e complexante 0,2 g/L Sal Industrial Auxiliar a adsorção para a fibra têxtil 80 g/L Soda cáustica Auxiliar a fixação do corante 2,5 g/L Tabela 23 - Quantidade de água utilizada no tingimento do algodão (Método Alternativo - Ensaio 1) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 1 700 O processo de tingimento do algodão utilizado é um tingimento isotérmico a 50ºC durante 3 horas. 50 4ª Etapa – Ensaboamento A quarta etapa é o ensaboamento e é utilizada para retirar o corante reativo hidrolisado do fio. Durante esta etapa serão usados banhos a diferentes temperaturas, um banho a 95º, dois a 80º e quatro com água fria. Os reagentes utilizados na etapa doo ensaboamento são evidenciados nas tabelas 27. Os gastos de água e energia elétrica consumidos na etapa do ensaboamento estão ilustrados nas tabelas 28 e 29. Tabela 24 - Reagentes utilizados no ensaboamento (Método Alternativo - Ensaio 1) Reagente Função Quantidade Sera Sperse M-IS Agente dispersante aniónico para corantes dispersos e corantes com complexos metálicos 0,5% Dekol SN 100 Agente dispersante e sequestrante 1 % Tabela 25 - Quantidade de água utilizada no ensaboamento (Método Alternativo - Ensaio 1) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 7 4900 Tabela 26 - Quantidade de energia elétrica utilizada no ensaboamento (Método Alternativo - Ensaio 1) Gastos em energia elétrica Temperatura inicial (ºC) Temperatura final (ºC) Consumo de energia (Kw) 60 95 0,28665 60 80 0,3276 51 5ª Etapa – Acabamento A última etapa a ser realizada é o acabamento e o reagente utilizado assim como os gastos de água encontram-se apresentadas nas tabelas 30 e 31, respetivamente. Tabela 27 - Reagente utilizado no acabamento (Método Alternativo - Ensaio 1) Reagente Função Quantidade Rucofil Diminuir o atrito do fio 3% Tabela 28 - Quantidade de água utilizada no acabamento (Método Alternativo - Ensaio 1) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 1 700 52 5.2.1.3. Método Alternativo – Ensaio 2 O ensaio alternativo número 2 será o primeiro ensaio a utilizar a totalidade dos produtos inovadores. Tal como no ensaio 1, o Produto A foi introduzido no lugar da fervura alcalina. O Produto B e o Produto C foram introduzidos na fase de ensaboamento de modo a retirar o corante disperso em excesso e o corante reativo hidrolisado, respetivamente. Devido à expectativa que o Produto B retire o corante disperso em excesso, a fase da lavagem redutora não fará parte deste processo. Por fim, contrariamente aos ensaios descritos anteriormente, este ensaio terá um número menor de banhos na fase de ensaboamento de modo a maximizar a redução de água utilizada. Deste modo, o método alternativo no segundo ensaio é constituído por cinco etapas. Estas serão, por ordem, o tratamento prévio alternativo do algodão, o tingimento do poliéster, o tingimento do algodão, o ensaboamento e o acabamento. 1ª Etapa – Tratamento prévio alternativo do Algodão A primeira etapa será então a alternativa à fervura alcalina. O tratamento necessita do reagente e do consumo de água apresentados nas tabelas 32 e 33, respetivamente. Tabela 29 - Reagente utilizado no tratamento prévio (Método Alternativo - Ensaio 2) Reagente Função Quantidade Produto A Surfactante, sequestrante, dispersante e molhante 0,5% Tabela 30 - Quantidade de água utilizada no tratamento prévio (Método Alternativo - Ensaio 2) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 1 700 O processo utilizado será igual ao Ensaio 1 em termos de duração e temperatura. 53 2ª Etapa – Tingimento da componente sintética A segunda etapa será o tingimento do poliéster presente no fio. Os reagentes utilizados estão evidenciados na tabela 34. Tabela 31 - Reagentes utilizados no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 2) Reagentes Função Quantidade Levegal DLP Igualizar o corante pelo fio 0,5% Sera Gal P-LP 0,5 g/L Ácido Acético Tamponizar o pH entre 5-5.5 0,6 g/L Acetato de sódio 0,5 g/L Sera Com P-NR Agente oxidante para tingimentos a altas temperaturas 1,8% Sera Foam M-EO Agente antiespuma 0,27 g/L Escarlate Dianix XF Corante 0,6% Laranja Fantagen 3G-SD 0,25% Vermelho Intenso Dianix SF 0,72% Durante a realização desta fase do processo serão gastas as quantidades de água e energia elétrica representadas nas tabelas 35 e 36 , respetivamente. Tabela 32 - Quantidade de água utilizada no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 2) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 1 700 Tabela 33 - Quantidade de energia elétrica utilizada no tingimento do poliéster (Método Alternativo - Ensaio 2) Gastos em energia elétrica Temperatura inicial (ºC) Temperatura inicial (ºC) Consumo de energia (Kw) 60 135 0,61425 O processo em termos de duração, gradiente e temperatura será igual aos ensaios anteriores. 54 3ª Etapa - Tingimento do algodão A terceira etapa consiste no tingimento da componente celulósica do fio e os reagentes utilizados assim como, a quantidade de água gasta, encontram-se apresentados nas tabelas 37 e 38, respetivamente. Tabela 34 - Reagentes utilizados no tingimento do algodão (Método Alternativo - Ensaio 2) Reagente Função Quantidade Vermelho Levafix CA Corante 3,3% Amarelo Levafix CA 0,9% Azul Levafix CA 0,007% Carbonato de sódio Auxiliar a fixação o corante 4 g/L Levegal RL Igualizador 0,3 g/L Quitest 1096-E Agente dispersante e complexante 0,2 g/L Sal Industrial Auxiliar a adsorção para a fibra têxtil 80 g/L Soda cáustica Auxiliar a fixação do corante 2,5 g/L Tabela 35 - Quantidade de água utilizada no tingimento do algodão (Método Alternativo - Ensaio 2) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 1 700 Em relação à duração e temperatura será igual aos ensaios anteriores. 55 4ª Etapa – Ensaboamento Alternativo Pela primeira vez nos ensaios alternativos, foi utilizado o ensaboamento alternativo. Este teve somente 2 banhos, um realizado a 80º e outro a 95º. Para além desta diferença implementada no tratamento, foram utilizados os produtos B e C. Nas tabelas 39, 40 e 41 é possível observar os reagentes usados e os gastos de água e energia elétrica, respetivamente. Tabela 36 - Reagentes utilizados no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 2) Reagente Função Quantidade Produto C Remover o corante reativo hidrolisado 1% Produto B Remover o corante disperso em excesso 1% Na etapa de ensaboamento o pH inicial é de 7-9. Tabela 37 - Quantidade de água utilizada no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 2) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 2 1400 Tabela 38 - Quantidade de energia elétrica utilizada no ensaboamento alternativo (Método Alternativo - Ensaio 2) Gastos em energia elétrica Temperatura inicial (ºC) Temperatura final (ºC) Consumo de energia (Kw) 60 95 0,28665 60 80 0,1638 56 5ª Etapa – Acabamento A última etapa a ser realizada é o acabamento e o reagente assim como os gastos de água estão ilustrados nas tabelas 42 e 43, respetivamente. Tabela 39 - Reagente utilizado no acabamento (Método Alternativo - Ensaio 2) Reagente Função Quantidade Rucofil Diminuir o atrito do fio 3% Tabela 40 - Quantidade de água utilizada no acabamento (Método Alternativo - Ensaio 2) Gastos de água Número total de banhos Quantidade total (L) 1 700 63 É importante referir que a escolha do ensaio de solidez à lavagem doméstica industrial se deve ao facto de ser efetuada na empresa, com condições padronizadas em todos os tingimentos. A razão da escolha de temperatura mais drástica para a execução deste método é um pedido específico do cliente devido à finalidade que ele pretende para o produto final. As alterações de cor dos provetes foram avaliadas, atribuindo índices de solidez com recurso a uma escala de cinzentos, na cabine de luz ( verivide ), sob o iluminante D65, de acordo com a norma ISSO 105-A02. Os manchamentos dos testemunhos multifibra foram avaliados com recurso a uma escala de cinzentos, no verivide , sob o iluminante D65, de acordo com a norma ISO 105-A03. As escalas de cinzentos encontram-se evidenciadas nas figuras 29 e 30: Figura 28 - Escala de cinzentos para avaliação da alteração de cor segundo a norma ISO 105-A02. Figura 29 - Escala de cinzentos para avaliação do manchamento segundo a norma ISO 105-A03 64 5.2.2.2. Solidez à água Os ensaios de solidez à água foram realizados de acordo com um procedimento interno adotado pela empresa. A preparação das amostras foi efetuada de acordo com as etapas ilustradas nos pontos seguintes: 1. Retirou-se uma porção de tecido para testar; 2. Utilizou-se uma amostra de tecido testemunho multifibra com as dimensões 100X50 mm; 3. Cortou-se o tecido testemunho multifibra a meio a meio com as dimensões de 50x50mm, tal como se encontra evidenciado na figura 31. Figura 30 - Corte do tecido testemunha multifibra 4. Distribuiu-se a amostra a testar sobre uma das amostras de tecido testemunho multifibra de modo a preencher toda a sua dimensão; 5. Colocou-se por cima da amostra a outra metade do tecido testemunho multifibra tal como é evidenciado na figura 32; 65 Figura 31 - Disposição da amostra entre a multifibra O método adotado pela empresa para avaliar a solidez à água, encontra-se indicado nos seguintes pontos: 1. Colocou-se a amostra composta na placa de Petri; 2. Encheu-se a placa de Petri com água destilada; 3. Molhou-se a amostra progressivamente (da esquerda para a direita) de modo que toda a amostra ficasse encharcada. Figura 32 – Método de solidez à água a 37ºC 4. Removeu-se todas as bolhas de ar que pudessem existir pressionando ligeiramente; 5. Colocou-se uma segunda placa de Petri por cima da amostra; 6. Deixou-se repousar à temperatura ambiente durante 15 minutos; 7. Verteu-se a água sem nunca espremer a amostra; 8. Colocou-se este conjunto na estufa a 37± 3ºC durante 4 horas; 9. Secou-se num tabuleiro separadamente a amostra e o tecido multifibra a uma temperatura não superior a 60ºC. 66 Posteriormente foram avaliadas as alterações de cor dos provetes e manchamentos dos testemunhos multifibra com o auxílio das escalas de cinzentos apropriadas, numa cabine de luz verivide , sob o iluminante D65. 5.2.2.3. Solidez à fricção a seco e a húmido A avaliação da solidez dos tintos à fricção a seco e a húmido foi efetuada de acordo com a norma NP EN ISSO 105-X12. Para realizar estes ensaios utilizou-se um crockmeter disponível nas instalações da empresa. No que diz respeito à preparação das amostras, utilizaram-se amostras do tecido tingido com dimensões 10x4 cm para os testes. Para realizar os ensaios, colocaram-se testemunhos de algodão rubbing na cavilha do crockmeter e por meio de um movimento vai e vem retilíneo de 10 vezes para um lado e 10 vezes para o outro, friccionaram-se as amostras tingidas que se encontravam colocadas no suporte do aparelho. Este procedimento foi efetuado para cada ensaio a seco e a húmido. A única diferença entres os ensaios, é que no ensaio a húmido, o testemunho de algodão rubbing foi humedecido antes de ser colocada na cavilha. De seguida os manchamentos dos testemunhos foram avaliados com uma escala de cinzentos numa cabine de luz verivide , sob o iluminante D65. 67 6. Apresentação e discussão dos resultados 6.1 Testes de solidez Um dos objetivos desta dissertação foi desenvolver um método alternativo ao adotado pela empresa, que fosse mais sustentável em termos ecológicos e financeiros e que também mantivesse o nível de qualidade do produto final obtido através do método convencional. Para este objetivo se verificar, foi necessário realizar vários testes de solidez e comparar os resultados entre o método convencional adotado pela empresa e os obtidos pelos processos alternativos mais ecológicos. Os resultados obtidos para estarem de acordo com as diretrizes internas da empresa não deverão estar abaixo dos índices de solidez 4 classificados com auxílio das escalas de cinzento da alteração da cor do provete e do manchamento de testemunhos, salvo raras exceções, onde esse grau é difícil de obter. Só estando conformes com os requisitos exigidos, o produto final poderá ser enviado ao cliente. Os índices de solidez obtidos nos ensaios experimentais realizados e os resultados obtidos nos ensaios experimentais, estão apresentados a seguir nas tabelas 56, 57, 58, 59 e 60 e nas figuras 34, 35, 36 e 37. Tabela 53 - Resultados dos índices de solidez referentes à alteração da cor Solidez à lavagem doméstica e industrial Solidez à água Método Convencional 5 5 Método Alternativo – Ensaio 1 5 5 Método Alternativo – Ensaio 2 5 5 Método Alternativo – Ensaio 3 5 5 68 Tabela 54 - Resultados de solidez ao manchamento obtidos pelo método convencional Método Convencional CA CO PA PES PAC WO Solidez à lavagem doméstica e industrial 4 4 4 5 5 5 Solidez à água 5 4 4 5 5 5 Solidez à fricção a seco 5 Solidez à fricção a húmido 3-4 Tabela 55 - Resultados de solidez ao manchamento obtidos pelo Método Alternativo - Ensaio 1 Método Alternativo – Ensaio 1 CA CO PA PES PAC WO Solidez à lavagem doméstica e industrial 4 2-3 3-4 4 4 5 Solidez à água 4 1 3 3 3 3 Solidez à fricção a seco 5 Solidez à fricção a húmido 2 Tabela 56 - Resultados de solidez ao manchamento obtidos pelo Método Alternativo - Ensaio 2 Método Alternativo – Ensaio 2 CA CO PA PES PAC WO Solidez à lavagem doméstica e industrial 5 5 5 4 4 5 Solidez à água 5 3 3 4 5 5 Solidez à fricção a seco 5 Solidez à fricção a húmido 4 69 Tabela 57 - Resultados de solidez ao manchamento obtidos pelo Método Alternativo - Ensaio 3 Método Alternativo – Ensaio 3 CA CO PA PES PAC WO Solidez à lavagem doméstica e industrial 5 5 5 4 4 5 Solidez à água 5 4 4 5 5 5 Solidez à fricção a seco 5 Solidez à fricção a húmido 3-4 70 Figura 33 - Boletim de ensaios do método convencional 71 Figura 34 - Boletim de ensaios do método alternativo – ensaio 1 72 Figura 35 - Boletim de ensaios do método alternativo – ensaio 2 79 6.2.2 Melhoria de sustentabilidade energética Tabela 59 - Consumo Energético do Método Convencional Método Convencional Fases do Processo Temperatura Inicial (ºC) Temperatura Final (ºC) Consumo Energético (Kw) Tratamento Prévio 60 100 0.3276 Tingimento PES 60 135 0.6142 Ensaboamento (80ºC) 60 80 0.3276 Ensaboamento (95ºC) 60 95 0.2866 Tabela 60 - Consumo Energético do Método Alternativo - Ensaio 1 Método Alternativo – Ensaio 1 Fases do Processo Temperatura Inicial (ºC) Temperatura Final (ºC) Consumo Energético (Kw) Tingimento PES 60 135 0.61425 Ensaboamento (80ºC) 60 80 0.3276 Ensaboamento (95ºC) 60 95 0.28665 Tabela 61 - Consumo Energético do Método Alternativo - Ensaio 2 Método Alternativo – Ensaio 2 Fases do Processo Temperatura Inicial (ºC) Temperatura Final (ºC) Consumo Energético (Kw) Tingimento PES 60 135 0.6142 Ensaboamento (80ºC) 60 80 0.1638 Ensaboamento (95ºC) 60 95 0.2866 80 Tabela 62 - Consumo Energético do Método Alternativo - Ensaio 3 Método Alternativo – Ensaio 3 Fases do Processo Temperatura Inicial (ºC) Temperatura Final (ºC) Consumo Energético (Kw) Tingimento PES 60 135 0.6142 Ensaboamento (80ºC) 60 80 0.1638 Ensaboamento (95ºC) 60 95 0.2866 Tabela 63 - Comparação da energia elétrica utilizada nos ensaios realizados Comparação de consumo energético nos ensaios Método Consumo energético total (Kw) % poupada de energia elétrica Convencional 1,556 - Alternativo – Ensaio 1 1,228 21,1 Alternativo – Ensaio 2 1,065 31,2 Alternativo – Ensaio 3 1,065 31,2 Como se pode observar na tabela 66, a primeira redução na quantidade de energia elétrica, está evidenciada logo no ensaio 1. Esta redução, deve-se ao facto, de não ser necessário o aquecimento da água na fase de tratamento prévio. Fase esta que também não existe nos ensaios 2 e 3. Os ensaios 2 e 3 apresentam valores de consumos energéticos totais mais baixos que o ensaio 1 e que o método convencional, visto que, para além da não existência de tratamento prévio, também o número de banhos no ensaboamento em que era necessário aquecimento da água foi reduzido. 81 6.3. Otimização do tempo do processo O tingimento, como mencionado anteriormente, é um processo da indústria têxtil bastante demorado. Para além disso, como se trata de uma mistura de PES/CO, o tempo de tingimento destas matérias-primas quando em conjunto faz subir consideravelmente a duração da operação. Assim sendo, os 4 ensaios devido as mudanças processuais neles efetuadas apresentaram durações bastante diferentes. Os tempos dos processos são sempre uma aproximação, visto que em contexto real, num tingimento deste género acontecem sempre algumas perdas de tempo por vários fatores, como, por exemplo, interrupções e ajustes, tempos de preparação, entre outros. 6.3.1 Método Convencional Tabela 64 - Duração do Método Convencional Tratamento prévio Tingimento PES Lavagem Redutora Tingimento CO Ensaboamento Acabamento Total Tempo 2h 3h 1h 30mins 3h 45mins 3h 15mins 1h10mins 14h40mins 6.3.2. Método Alternativo - Ensaio 1 Tabela 65 - Duração do Método Alternativo - Ensaio 1 Tratamento prévio Tingimento PES Tingimento CO Ensaboamento Acabamento Total Tempo 30 mins 3h 3h45mins 3h 15mins 1h 10 mins 11h 40mins 82 6.3.3. Método Alternativo - Ensaio 2 Tabela 66 - Duração do Método Alternativo - Ensaio 2 Tratamento prévio Tingimento PES Tingimento CO Ensaboamento Acabamento Total Tempo 30 mins 3h 3h 45 mins 1h 15mins 1h 10mins 9h 45mins 6.3.4. Método Alternativo - Ensaio 3 Tabela 67 - Duração do Método Alternativo - Ensaio 3 Tratamento prévio Tingimento PES Tingimento CO Ensaboamento Acabamento Total Tempo 30 mins 3 h 3h 45mins 2h 15mins 1h 10mins 10h40mins 6.3.5. Tempos totais dos processos É possível assim obter os valores totais dos processos, a partir dos resultados individuais de cada processo como se pode visualizar na tabela 71. Tabela 68 - Comparação da duração de cada método Métodos Tempo Total Redução do tempo (h) Redução do tempo (%) Convencional 14h 40mins - - Alternativo – Ensaio 1 11h 40mins 3 20,45 Alternativo – Ensaio 2 9h 45mins 4,91(6) 33,52 Alternativo – Ensaio 3 10h 40mins 4 27,27 83 6.3.5. Análise dos tempos processuais Com base nas tabelas individuais de cada um dos métodos realizados, método convencional, método alternativo ensaio 1, método alternativo ensaio 2 e método alternativo ensaio 3, foi possível constatar que as maiores diferenças na duração dos processos são em 2 fases distintas, o tratamento prévio e o ensaboamento. Em relação ao tratamento prévio, fica provado que com a introdução do produto inovador Produto A, foi possível reduzir significativamente o tempo utilizado na preparação do substrato têxtil. Em relação ao ensaboamento, a introdução do Produto B e do Produto C permitiu reduzir o número de banhos, o que teve como consequência uma diminuição da duração dessa fase processual. Para além destas 2 operações, a inexistência da fase da lavagem redutora em ensaios do método alternativo, também contribuiu para uma diminuição da duração do processo. 84 6.4. Comparação conjunta de variáveis dos processos Analisados individualmente cada uma das variáveis que permitem diferenciar o nível de qualidade do processo de uma mistura de PES/CO em fio, é agora importante, estabelecer uma comparação conjunta das variáveis para decidir se o método convencional se continua a sobressair ou se algum dos ensaios alternativos passou a ser o método mais eficaz. Sendo assim, na Tabela 72, estão apresentados a comparação direta da solidez dos fios, quantidade de água poupada e quantidade de energia elétrica poupada e o tempo processual. Tabela 69 - Comparação final de todos os métodos Métodos Solidez (de 1º a 4º classificado) Quantidade de água poupada (L) Quantidade de água poupada (%) Quantidade de energia elétrica poupada (Kw) Quantidade de energia elétrica poupada (%) Tempo total Convencional 2º - - - - 14h 40mins Alternativo Ensaio 1 4º 4200 35,9% 0,328 21,1% 11h 40mins Alternativo Ensaio 2 3º 7700 64,7% 0,491 31,6% 9h 45mins Alternativo Ensaio 3 1º 6300 52,9% 0,491 31,6% 10h 40mins De modo a eleger um método alternativo para competir com o método convencional, foi necessário, inicialmente, decidir qual dos 3 ensaios apresentou melhores resultados. Entre estes, é notório que o ensaio número 1 apresenta uma clara desvantagem em todos os aspetos avaliados. Em relação aos ensaios alternativos 2 e 3, no que diz respeito à sustentabilidade, apesar de ambos apresentarem melhorias significativas em relação ao método convencional, o ensaio número 2 apresentou os melhores resultados. Para além do ensaio 2 apresentar melhor 85 sustentabilidade, também se mostrou mais vantajoso, no que diz respeito à duração do processo, sendo menor. O mesmo não se observa nos níveis de solidez obtidos no ensaio 2 relativamente ao ensaio 3. O ensaio alternativo 2 apresentou índices de solidez ligeiramente abaixo daqueles impostos por diretrizes internas da empresa, não podendo assim ser considerado uma alternativa válida. Assim sendo, o ensaio alternativo 3 será a melhor opção entre os dois. O ensaio alternativo número 3 apresentou os melhores níveis de solidez em relação a todos os métodos estudados, incluindo o método convencional. No que se refere a níveis de sustentabilidade, também se mostrou um método vantajoso, com uma poupança de mais de 50% de água e 30% de energia elétrica utilizada. Para além destes benefícios na sustentabilidade, também apresenta uma duração muito menor, necessitando apenas de 10 horas e 40 minutos até à sua conclusão. Tendo em conta o que foi dito anteriormente, poder-se-á concluir que o processo 3 poderá substituir o método convencional. Este estudo demonstrou que de facto, o uso destes 3 produtos inovadores (A, B e C), nas condições utilizadas, tem a capacidade de proporcionar uma alternativa mais ecológica e com a mesma qualidade do método convencional. 86 7. Conclusão Face aos resultados obtidos ao longo da concretização deste trabalho, foi possível constatar que o objetivo principal proposto, que consistia na otimização de um processo de tingimento em fio de uma mistura de PES/CO através da introdução de produtos inovadores, foi alcançado com sucesso para cores escuras. O processo de otimização efetuado englobou a realização de duas etapas. A realização do tingimento convencional, de modo a comprovar as deficiências deste processo, principalmente no que concerne ao aspeto ecológico e a e a introdução de métodos alternativos que resultaram em diversos ensaios realizados, com o objetivo de obter resultados mais ecológicos e uma melhor qualidade do produto final. O estudo da otimização deste processo de tingimento foi efetuado através da implementação de produtos inovadores nas diferentes fases processuais. O Produto A devido à sua capacidade de remoção de gorduras e ceras do algodão, remoção de manchas e efeito sequestrante foi utilizado para substituir a fervura alcalina, processo este que correspondia ao tratamento prévio no caso do método convencional. O Produto B e o Produto C foram utilizados com as finalidades de remover a lavagem redutora e diminuir o número de ensaboamentos, respetivamente. O que significa que ambos possuem a capacidade de remover os corantes dispersos em excesso (Produto B) e corante reativo hidrolisado (Produto C). De modo a analisar as diferenças entre o método convencional e os diferentes ensaios alternativos foram realizados testes qualitativos, nomeadamente a solidez à lavagem doméstica e industrial, à água e à fricção a seco e a húmido. Outro dos objetivos deste trabalho foi implementar na empresa um processo de tingimento em fio de uma mistura PES/CO mais sustentável. Para cumprir este objetivo foram desenvolvidos processos alternativos ao método convencional, em que as quantidades de água e de energia elétrica utilizadas fossem menores. O método convencional adotado pela empresa era constituído pelas fases mais comuns dum processo de tingimento em fio de uma mistura PES/CO, ou seja, tratamento prévio (fervura alcalina), tingimento do poliéster, lavagem redutora, tingimento do algodão, ensaboamento e acabamento. A diferença relevante no primeiro ensaio desenvolvido neste trabalho em relação ao método convencional consistiu em efetuar um tratamento prévio 87 alternativo e não se realizar a lavagem redutora. No que se refere ao segundo e terceiro ensaios alternativos, para além de terem um método alternativo de tratamento prévio e não haver uma lavagem redutora, efetuou-se um ensaboamento diferente do método convencional. Da análise dos resultados, pode-se concluir que, no que concerne à otimização do processo de tingimento, existiu uma melhoria substancial no ensaio alternativo 3. Este ensaio, permitiu obter índices de solidez idênticos aos do método convencional nos vários ensaios de solidez efetuados, assim como , uma redução significativa de tempo, energia elétrica utilizada e do recurso mais problemático, a água. Estes resultados demonstram também que, a introdução dos produtos inovadores usados foi bem sucedida. Os ensaios 1 e 2, apesar de bem sucedidos no que diz respeito à sustentabilidade, apresentaram índices de solidez abaixo do exigido. Com o ensaio número 3, pode constatar-se que, conseguiu-se uma economia de mais de 50% de água, mais de 20% de energia elétrica, uma redução de 4 horas no tempo do processo e obtiveram-se os melhores índices nos ensaios de solidez testados. Assim poder-se-á concluir que, este trabalho cumpriu os objetivos propostos inicialmente, uma vez que conseguiu-se testar os produtos inovadores e provar que com a utilização destes era possível encontrar um método mais sustentável em termos ecológicos que mantivesse a qualidade do produto final para cores escuras. Propõe-se em trabalhos futuros, utilizar os mesmos produtos num leque mais alargado de cores, porque, apesar de a cor testada ser uma cor difícil de obter bons índices de solidez, é necessário alargar o estudo a uma maior variedade de cores para garantir a eficácia do método alternativo e poder ser implementada na generalidade dos casos deste tipo de tingimento. É importante em trabalhos futuros, controlar parâmetros no processo tais como, o pH e o grau de branco no tratamento prévio. Seria também relevante testar no ensaio de solidez à lavagem doméstica e industrial, condições menos drásticas do ensaio para as várias cores obtidas neste tipo de tingimento em fio de uma mistura de PES/CO. Seria também interessante efetuar em trabalhos futuros, mais ensaios de solidez, por exemplo, a solidez à lavagem. 88 8. Referências Bibliográficas Ahmed, I., Lutful Ahsan, M., Silva, A., & Estrela, A. (2015). 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