TINGIMENTO DE TECIDOS 100% PET TRATADOS POR PLASMA ATMOSFÉRICO COM DESCARGA DE BARREIRA DIELÉTRICA. Escola de Ciências e Tecnologia- UFRN RN RESUMO

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1 TINGIMENTO DE TECIDOS 100% PET TRATADOS POR PLASMA ATMOSFÉRICO COM DESCARGA DE BARREIRA DIELÉTRICA Santos, T. F. (1) ; Carneiro, V.Q (3) ; Costa, T. H. C. (3); Souza, I. A. (2); Feitor, M. C. (1) 1 Departamento de Engenharia Têxtil - UFRN RN (michelle_hotmail.com) 2 Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica -UFRN RN 3 Escola de Ciências e Tecnologia- UFRN RN RESUMO Os tecidos 100% PET são materiais quimicamente inertes, isentas de porosidade e baixa energia de superfície, portanto apresentam dificuldade no tingimento. O PET é um poliéster sintético de difícil tingimento que só ocorre em temperaturas superiores a 120ºC e com apenas um tipo de corante. Portanto, a finalidade desse trabalho é modificar a superfície da fibra por plasma à pressão atmosférica, temperatura ambiente e gás atmosférico e estudar o seu efeito em relação a afinidade tintorial. Palavras-chave: tingimento, corante disperso e plasma DBD. INTRODUÇÃO Os filamentos de poliéster são tingidos com corantes dispersos que é o mais importante corante usado na indústria têxtil. Entretanto, devido a alta cristalinidade, orientação e da hidrofobicidade da fibra, o poliéster se mostra de difícil tingimento podendo ser procedido em temperatura de 130ºC, ou em temperaturas menores com na presença do carrier [1]. Sendo assim, para atender aos requisitos têxteis, a modificação do tecido de poliéster é importante para alcançar melhorias nas propriedades superficiais, tais como facilidade para tingir, devido à incorporação de grupos funcionais polares e criação de rugosidades em sua superfície. A indústria têxtil consome uma quantidade substancial de água e corantes em seus processos de fabricação, principalmente no tingimento transformando-a em um dos setores industriais mais poluentes considerando principalmente os volumes gerados e seus efluentes [2]. A fim de minimizar esses efeitos o tratamento a plasma atmosférico por descarga de barreira 7303

2 dielétrica se mostra como uma técnica eficaz na modificação superficial de polímeros sintéticos. O plasma consiste em um meio composto de partículas excitadas, elétrons, radicais livres, íons positivos e negativos, fótons que são gerados entre dois eletrodos após a aplicação de um campo elétrico. As espécies presentes no plasma ao bombardearem a superfície dos materiais têxteis provocam mudanças físicas como o aumento da rugosidade superficial, e química através da incorporação de grupos funcionais polares em sua superfície [3]. Atualmente, as pesquisas vêm se concentrando no plasma atmosférico por descarga de barreira dielétrica, onde pelo menos um dos cátodos é revestido por uma barreira dielétrica, pois o custo do processo é menor em relação aos outros processos convencionais de modificação por plasma, uma vez que não se precisa utilizar sistema de vácuo e o gás de trabalho é o ar atmosférico [4-7]. A exigência de sistemas de vácuo para baixa pressão tem sido um problema pra indústria têxtil pelos elevados custos que esta técnica gera. Em contrapartida o plasma a pressão atmosférica, Descarga de barreira dielétrica (DBD) é a técnica mais usada, pois é eficaz na geração de plasma uniforme. Além de sua liberdade em relação á dependência de sistemas de vácuo e capacidade de adaptação á produção industrial contínua, DBD à pressão atmosférica custa muito menos do que plasma a baixa pressão, consequentemente, DBD irá desempenhar um papel ativo no futuro da indústria têxtil [8]. Este trabalho tem como objetivo estudar o efeito do tingimento com corante disperso, após o tratamento a plasma, bem como estudar o aumento da molhabilidade do tecido poliéster após ser funcionalizado através do plasma atmosférico pela descarga de barreira dielétrica. Para observar a mudança em termos da molhabilidade, as amostras de tecido 100% poliéster não tratadas e tratadas foram submetidas ao teste de capilaridade e em termos do tingimento será analisada a refletância em relação ao comprimento de onda. MATERIAIS E METODOS Material 7304

3 O substrato usado neste trabalho foi um tecido plano 100% poliéster, adquirido no comércio com gramatura de 149,20 g/m 2 e espessura de 0,45 mm com geometria plana e com ligação entre trama e urdume no padrão de estrutura tela. O substrato foi lavado por 30 minutos com uma solução de 1% de detergente e água na razão de 100:1 a uma temperatura de 40º C com o objetivo de retirar as impurezas presentes na superfície do tecido. Tratamento por plasma O equipamento utilizado para tratar o tecido de poliéster foi desenvolvido no laboratório de processamento de materiais por plasma da UFRN e encontrase ilustrado esquematicamente na Figura 1. Figura 1 - Equipamento de plasma DBD As amostras de tecido plano foram imersas no reator de plasma de configuração planar onde se fez o uso da descarga de barreira dielétrica. O reator de DBD presente na figura 1, consiste em um retângulo de acrílico fechado por dois flanges de PTFE, nos quais estão alojados um eletrodo anodicamente polarizado (eletrodo superior) e outro catodicamente polarizado (eletrodo inferior). Sobre o cátodo foi montado um vidro retangular de 2 mm de espessura que atua como o dielétrico. Nesta configuração, o campo elétrico gerado pela diferença de potencial aplicado entre dois eletrodos é homogêneo. O plasma foi gerado usando uma fonte de alta voltagem DC pulsada, com largura de pulso da ordem de 200 µs. A fonte utilizada permite variar a voltagem aplicada de 0 a 25 kv e frequência de 200 Hz a 1,0 khz. Dependendo 7305

4 da distância e voltagem entre os eletrodos, bem como da frequência utilizada, é possível gerar o plasma no interior do reator. Todas as amostras de poliéster foram tratadas com uma voltagem de 25 Kv, alterando-se apenas a frequência e o tempo de tratamento. Os parâmetros que sofreram alteração podem ser observados na tabela 1. Para cada frequência foram utilizados três diferentes tempos de tratamento. Tabela 1: Parâmetros de Processo Frequência Tempo de tratamento 800 Hz 30 min, 45 min e 1h: 30 min. 1 KHz 30 min, 45 min e 1h: 30 min. Tingimento As amostras foram tingidas com corante disperso a 3% e 2,5% (DyStar azul Dianix AC-E) em uma relação de banho de 50: 1 e PH 5,0. Para tanto, foi utilizada a máquina Mathis Alt Lab, com controle de temperatura automático. O tingimento seguiu as etapas mostradas na figura 2. Para o banho ficou estabelecida uma relação de banho1: 50 e os auxiliares utilizados foram sulfato de amônio P.A (NH 4 ) 2 SO 4, acido acético glacial P.A (C 2 H 4 O 2 ) e agua destilada. Todas as amostras tratadas foram tingidas a uma temperatura de 130ºC por 160 minutos. Tabela 2: Parâmetros de Solução Corante Tempo de Tratamento Frequência 3% e 2.5% 30 min, 45 min e 1h: 30 min. 800 Hz 3% 30 min, 45 min e 1h: 30 min. 1 KHz 2,5% 30 min, 45 min 800 Hz 7306

5 tempetaruta ( C) 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 140 tempetaruta tempo (min) Figura 2 - Tingimento Disperso por Esgotamento Caracterização dos tecidos tintos A tonalidade da cor dos tecidos tratados por plasma e tingidos foram caraterizados através do espectrofotômetro portátil CM-2600d. O gráfico de refletância verso comprimento de onda é obtido após análise. RESULTADOS E DISCUSSÃO Após o tingimento, os tecidos foram secos a temperatura ambiente e analisados por espectroscopia de re-emisão, medindo-se a refletância pelo comprimento de onda. Os resultados do gráfico, ilustrado na figura 3 indicam que as amostras tratadas absorveram mais corante, pois suas refletâncias foram menores em comparação com a amostra tratada acarretando em mudança de tonalidade. Esses resultados mostram que a água e o corante penetraram na fibra com maior facilidade provavelmente, devido à diminuição da cristalinidade da fibra, obtida através da quebra das cadeias químicas e da maior afinidade da fibra pela água, uma vez que possíveis grupos polares funcionais foram criados em sua superfície. 7307

6 Figura 3 - Gráfico de Refletância para as amostras de tecidos tingidas com 3% de corante Para as amostras tratadas por 30 minutos com uma frequência de 800 Hz e 1Khz houve um aumento na refletância em relação a amostra não tratada, portanto a amostra absorveu menos corante que as demais amostras tratadas e o substrato não tratado. Esse resultado pode ter sido provocado pela possível deposição de um filme na superfície do substrato, o qual dificulta a entrada das moléculas do corante no interior da fibra. Pode-se notar pelo gráfico que as amostras tratadas com 1h 30 minutos obtiveram o melhor resultado em termos de absorção de corante e que a melhor frequência de tratamento foi 800 Hz, pois foi nessa amostra que se obteve menor refletância com aproximadamente 15% de refletância contra 20% para a amostra não tratada. A figura 4 representa os resultados das amostras tratadas a 800 Hz de frequência e tingidas com 2,5% de corante. Ao analisar o gráfico pode-se notar que todas as amostras tratadas tiveram menores valores de refletância em comparação com as amostras tratadas, portanto estas absorveram mais corantes. As amostras tratadas por 30 minutos e tingidas com 2,5% de corante tiveram um comportamento diferente que as amostras modificadas e tingidas com 3% de corante. É notável que as amostras tingidas com 2,5% de corante tiveram um melhor desempenho em absorver corante, provavelmente porque o corante em menor concentração tem facilidade de penetrar na fibra, uma vez 7308

7 que concorre menos com as outras moléculas de corante ao inserir-se dentro da fibra, mesmo tendo a barreira do filme depositado na fibra. Figura 4 - Gráfico de Refletância para as amostras de tecidos tingidas com 2,5% de corante CONCLUSÃO O tratamento a plasma se mostrou eficaz, uma vez que todas as amostras tratadas tiveram um aumento em sua tonalidade, consequentemente menor % refletância em comparação a não tratada. Pode-se observar que conforme aumenta o tempo de exposição da amostra ao plasma maior é a absorção do corante. O melhor resultado se encontra para amostra tratada por 1h30min, 800 Hz e 3% de corante, pois foi essa amostra que teve a menor refletância, portanto foi a amostra que mais absorveu corante. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 1. Klenko, Y., Píchal, J., Aubrecht. L. Application of dielectric barrier discharge for treatment of polyester fabric. Czechoslovak Journal of Physics, Vol. 56, Suppl. B, Oliveira, F. R., Souto, P., Carneiro, N. Double barrier dielectric plasma treatment on hydrophobic textile fibers- the color strength study, Redige v.1, n.1,

8 3. Tendero, C. et al. Atmospheric pressure plasmas: a review. Spectrochimica Acta Part B. Vol. 61, p. 2-30, Gotoh, K., Yasukawa, A. Atmospheric pressure plasma modification of polyester fabric for improvement of textile-specific properties. Textile Research Journal, vol. 81, p , Wang, C. X. et. Al. Influence of atmospheric pressure plasma treatment time on penetration depth of surface modification into fabric. Applied Surface Science, V. 254, p , Morent, R. Non-thermal plasma treatment of textiles. Surface & Coating Technology, V. 202, p , Geyter, N., Morent, R., Leys, C. Surface modification of a polyester nonwoven with a dielectric barrier discharge in air at medium pressure. Surface & Coating Technology, V. 201, p , Oliveira, F. R., Zille, A., Souto, A. P. Dyeing mechanism and optimization of polyamide 6,6 functionalizedwith double barrier discharge (DBD) plasma in air, Applied Surface Science 293, , DYEING OF 100% POLYESTER FABRIC TREATED BY DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE ATMOSPHERIC ABSTRACT Textile 100% PET fabrics are chemically inert material, free from porosity and low surface energy and thus have difficulty in dyeing. PET is hard dyeing which occurs only at temperatures higher than 120 C and with only one type of dye. Therefore, the purpose of this study is to modify the fiber surface plasma at atmospheric pressure, ambient temperature and atmospheric gas and study its effect on the dyeing affinity. Key-words: dyeing, polyester and DBD plasma. 7310