13.3.4.2 Revestimiento de fibra

El revestimiento de fibra representa el segundo tratamiento resistente al encogimiento más importante. Los mecanismos de «enmascaramiento de incrustaciones» y «soldadura por puntos» no pueden funcionar sin un revestimiento de superficie, aunque no todos los polímeros funcionan a través de estos mecanismos, ya que varios contribuyen claramente a la modificación de la fricción de la superficie. La forma en que se deposita el polímero es crítica para los polímeros que se afirma que funcionan mediante los mecanismos de «enmascaramiento de incrustaciones» o de «soldadura por puntos». Para el enmascaramiento de incrustaciones, el polímero debe aplicarse uniformemente sobre la superficie de la fibra, mientras que para la soldadura por puntos, debe concentrarse en los puntos donde las fibras se tocan.

El principal problema con el revestimiento de fibra radica en el problema de la extensión de la superficie. En su estado no tratado, la fibra de lana tiene una tensión superficial tan alta que muchos materiales no pueden mojarla. Los polímeros de silicona son el grupo más importante de materiales que se encuentran de valor en lana sin tratar o lana tratada de tal manera que conserve su alta tensión superficial. Otros materiales tienden a «rebordear» o formar grumos en la fibra. Esto, por supuesto, puede ser valioso si la intención es «soldar por puntos» las fibras juntas. Afortunadamente, hay una gama más amplia de materiales disponibles para reducir la tensión superficial y hacer que la fibra sea mojable. De estos, el más común es la oxidación con una fuente de cloro(Byrne et al., 1979). El control de las propiedades físicas y químicas del polímero empleado puede cumplir con los demás requisitos. También debe entenderse que para que los polímeros se adhieran a la superficie de fibra de lana, la superficie debe estar limpia y libre de suciedad, aceite, cera, suavizantes u otros materiales que formen un revestimiento superficial interferente. Debido al uso excesivo de fijadores de tinte catiónico polimérico, los tratamientos resistentes al encogimiento pueden fallar.

Se pueden aplicar tratamientos resistentes al encogimiento en todas las etapas de producción de artículos de lana. Hay algunas restricciones básicas que limitan la utilidad de cualquier proceso y, por lo tanto, su aplicación en puntos particulares de la ruta de producción. Estos varían según el tipo de proceso.

La aplicación de un polímero de «soldadura por puntos» debe tener lugar después de que se haya realizado el ensamblaje final de las fibras, o el procesamiento posterior rompería los enlaces fibra–fibra. Del mismo modo, cualquier proceso que dependa de una deposición uniforme o exposición de las fibras a un acabado químico tendrá más éxito en situaciones en las que las fibras se encuentren en un estado tal que el licor de tratamiento pueda circular lo suficiente a su alrededor.

Las prendas de punto hiladas de lana hechas de hilo pretratado son mucho más difíciles de fresar para obtener el mango y la textura correctos. Aunque las prendas de punto se han fabricado por esta ruta, el logro de un acabado satisfactorio se ha encontrado problemático. En algunos casos, es decir, con prendas de lana, es más conveniente aplicar el tratamiento resistente al encogimiento al mismo tiempo que la aplicación de color mediante teñido en prenda. Desde hace varias décadas en el Reino Unido, este proceso combinado ha resultado muy eficaz. Es ecológicamente más aceptable en el uso de energía que la aplicación de dos procesos húmedos separados en la ruta de producción y el consiguiente secado que implica. El principal inconveniente de esta ruta de proceso es que no permite la creación de efectos de incrustación en la prenda, que se producen mediante la mezcla, el cardado y el hilado de fibras de lana de diferentes colores. En general, es una buena práctica tratar la lana peinada en la etapa superior y el producto hilado de lana en la etapa de la prenda, aunque hay muchas excepciones a esto. Los procesos de resina de «soldadura por puntos» se utilizan principalmente para tejidos y son la ruta principal para este tipo de producto (Heywood, 2003).

En la actualidad, la mayor parte de la producción mundial de lana lavable a máquina es lana tratada con resina aplicando poliuretano a las prendas. Aunque los tratamientos de resina son efectivos, se pierden la elasticidad extensional, la suavidad, el mango de la tela y otras propiedades características de la lana. En los procesos continuos de Kroy–Hercosett para tapas, la lana se daña con una gran cantidad de cloro. En este proceso se utiliza ácido fuerte, que requiere un procedimiento de neutralización/anticloración para eliminar el cloro residual, que causa AOXs (halógenos orgánicos absorbibles) y contaminación de las aguas residuales. El sistema de tratamiento oxidativo es un método de agotamiento por cloro desarrollado por Bereck y Reincke (1989). Este es un proceso de dos pasos que comprende Basolan DC, que es un método comercial de ácido dicloroisocianúrico (DCCA) de BASF Co. en Alemania, y los tratamientos posteriores de peróxido de hidrógeno.

Este es un proceso interesante que realiza un agotamiento completo del cloro dentro de la textura de los tejidos de lana y da como resultado poco o ningún cloro activo dañino en las aguas residuales, ya que el peróxido como agente anticlorante actúa con el cloro, por lo que el cloro utilizado se puede reducir significativamente. El daño de la lana también se puede reducir para dar un mango más suave al eliminar las escamas en la superficie de la fibra. Este proceso se puede llevar a cabo fácilmente utilizando un recipiente de cloración a pequeña escala de tipo lote convencional a una temperatura más baja durante mucho tiempo, y por lo tanto, el control de la temperatura a veces es difícil debido a un cambio en el clima, lo que conduce a irregularidades en el procesamiento.

El dicloroisocianurato de sodio anhidro DCCA-Na, un sólido blanco con un 63% de cloro disponible, se reconoce como el principal agente blanqueador de cloro sólido. Es útil para el tratamiento de superficies de fibra para evitar la contracción mediante la modificación de las escamas (destrucción parcial) del exocutículo de lana a través del ataque oxidativo (Dusenbury, 1964). También se sabe que la modificación de la superficie de la fibra por cloración aumenta la cantidad de tinte absorbido (Millson y von Bergen, 1970). Una formulación conocida de DCCA, Basolan DCTM (BASF), cuando se aplica por escape al 2,5% y al 4,5% en peso de fibra (owf), controla la contracción a ~ 8%. Los primeros estudios mostraron que la reacción de DCCA-Na con lana fue más efectiva a un pH de 5,5 y menor cuando se aplicó a 25 ° C o 30°C. La decloración posterior con bisulfito de sodio de 3 g/L aplicado a 50°C mejoró la blancura, pero no se caracterizaron los cambios en las propiedades de la lana después del tratamiento. Los estudios de pretratamiento de cloro con DCCA solo y seguidos de aplicaciones de polímeros catiónicos, incluidos los derivados de silicona, poliamina y poliuretano, proporcionaron información sobre la contracción y el desarrollo de amarillez, aunque poca información sobre los cambios en las propiedades de la lana (Levene, 1987).

Cardamone et al. (2004) utilizaron DCCA solo en un rango de concentraciones de 5% a 40% de FLO. Los tratamientos con 5% aplicados a 30°C durante 60 minutos a partir de un sistema tamponado de ácido cítrico (CA), pH 4, seguido de anticlorinación con peróxido de hidrógeno o bisulfito de hidrógeno mostraron pequeños aumentos en la solubilidad alcalina y en la resistencia a la rotura. Se detecta menos del 2% de cloro en los baños usados con 5% y 20% de DCCA/anticlorados. El tratamiento con 5% DCCA/peróxido de hidrógeno mejora la resistencia a la contracción en un 54% y la blancura en un 63% en comparación con los tejidos sin tratar. En el caso del 5% de DCCA owf, la importancia de la anticlorinación es evitar el desarrollo de amarillez, mejorar la blancura y mejorar la resistencia a la contracción con un daño químico y físico mínimo. El tratamiento DCCA con anticlorinación es simple, eficaz sin aditivos y uniforme. La oxidación controlada en un 5% y un 20% de DCCA es importante para modificar la superficie de la fibra con una carga aniónica. Que la oxidación de DCCA se limita a la superficie de la fibra se muestra mediante imágenes de microscopía confocal. La microscopía electrónica de barrido (SEM) revela suavizado de escala, consistente con pocos cambios en la resistencia al estallido. Sin embargo, en el caso del 20% de DCCA, la alta solubilidad alcalina indica un daño químico por penetración de cloración que se sabe que causa la escisión del enlace de azufre.

Cardamone y Yao (2004) informaron de un proceso novedoso, el llamado método ARS (Servicio de Investigación Agrícola, Estados Unidos) para blanquear la lana y el tratamiento a prueba de encogimiento utilizando sistemas alcalinos de H2O2, seguido de un tratamiento enzimático a temperatura cercana a la habitación.

En el proceso de Tratamiento Ecológico Mori (MEFT), las muestras de tejido se empaparon con solución surfactante no iónico al 0,05% a 20-25°C con una proporción de licor de 1:20. El baño se rotaba hasta que las muestras se empapaban. Luego, se agregó hipoclorito de calcio al 4% (owf) (Ca(ClO)2·3H2O, que contiene un 70% como cloro activo) a la solución. Después de permanecer de pie durante 5 minutos, se añadieron 12 ml/L de H2O2 (35%) con 2 g/L de pirofosfato de sodio como estabilizador de peróxido y 1 g/L de ácido etilendiaminotetraacético como agente secuestrante con agitación suave. La solución mixta (pH 5.0) así obtenido se mantuvo a 40°C durante 20 minutos para completar la reacción de iones de hipoclorito con peróxido y, posteriormente, se añadió sulfito de sodio al 6% (owf) y 1 ml/L de ácido fórmico (FA; 80%) a la solución y se ajustó a pH 3,0. El tratamiento continuó a 50°C durante 10 minutos. Las especies de peróxido de hidrógeno que quedaban en solución se redujeron completamente con iones de sulfito en el ambiente ácido. Finalmente, después de un enfriamiento gradual, las muestras recogidas de la solución se enjuagaron con agua y se secaron al aire.

Mediante el uso de hipoclorito de calcio, que es fácil de descomponer en comparación con DCCA, se logra el objetivo y también se resuelve el problema de amarillamiento provocado por la cloración. Si comparamos la cantidad de cloro utilizada en el proceso MEFT con DCCA, disminuye de 3,0% a 2,4%, lo que significa la reducción de 20% de cloro efectivo. Al aplicar el proceso MEFT, se impartieron excelentes propiedades antifeltantes y de mango de tela a los tejidos de lana sin cambios perceptibles en la resistencia a la rotura, la blancura y la capacidad de teñir. Otras propiedades, como la hidrofilicidad, la descalcificación y la suavidad, son comparables con otros procesos, como la cloración (Mori y Matsudaira, 2013).