Se estudia la influencia que tiene la concentración de peróxido de hidrógeno en un baño de blanqueo estabilizado, sobre la descomposición del peróxido de hidrógeno, el grado de blanqueo de la materia y otras propiedades de la lana. Se produce un superior porcentaje de pérdida de oxígeno en las soluciones de concentración inferior de peróxido de hidrógeno; el grado de blanco de la materia tiene tendencia a estabilizarse al aumentar la concentración de agente oxidante en el baño de blanqueo. Se aprecia como al aumentar la concentración de peróxido de hidrógeno, se aumenta la solubilidad alcalina, el contenido de ácido cisteico y la solubilidad en urea-bisulfito, disminuyendo el contenido de cistina y de triptófano. Las lanas blanqueadas y con reflactancias muy próximas pueden diferir en las características anteriormente indicadas. El contenido de cistina de la lana blanqueada está en relación lineal con la solubilidad alcalina y con el contenido de ácido cisteico.Peer Reviewe

Cegarra Sánchez, José

Gacén Guillén, Joaquín

Ribé Pons, José

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ESTUDIOS Y TRABAJOS DE LABORATORIO Influencia del contenido de oxígeno de las soluciones de blanqueo empleadas para la lana, sobre la reflactancia y otras caracteristicas de la fibra J. CEGARRA, J, GACÉN y J. R I B E  (Instituto de Investigación Textil de  la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (Sección Textil] de  Torrosa, España). RESUMEN Se estudia la influencia que tiene la concentración de peróxido de hi- drógeno en  u n  baño de blanqueo estabilizado, sobre la descomposición del pe- róxido de hidrógeno, el grado de blanqueo de la materia y otras propiedades de la lana. Se produce u n  superior porcentaje de pérdida de oxígeno en las solucio- nes de concentración inferior de peróxido de hidrógeno; e l  grado de blanco de  'id materia tiene tendencia a estabilizarse a l  aumentar la concentración de agente oxidante en el baño de blanqueo. Se aprecia como a l  aumentar la concentración de peróxido de hidrógeno, se aumenta la solubilidad alcalina, el contenido de ácido cisteico y la solubilidad en urea-bisulfito, disminuyendo el contenido de cis- tina y de triptófano. Las lanas blanqueadas y con reflactancias muy  próximas pueden diferir en las caracteristicas anteriormente indicadas. E l  contenido de cis- tina de la lana blanqueada está e n  relación lineal con la solubilidad alcalina y con el contenido de ácido cisteico. 1. INTRODUCCION El  efecto sobre la lana de la concentración de peróxido de hidrógeno en los baños de  blanqueo, ha sido examinado por varios investigadores. Smith y Harris, ElGd, Nowotny, Zahn, Ziegler y otros, atendiendo fundamentalmente a la in- fluencia que la variación de la concentración de peróxido de hidrógeno ejerce so- bre la pérdida de peso, resistencia de la fibra, contenido de cistina, solubilidad alcalina, nitrógeno, triptófano, etc. En u n  estudio anterior presentado por los au- tores (1), se demostró la superior eficacia del Estabilizador C, con relación a otros agentes empleados como estabilizadores de las soluciones de blariqueo a base de peróxido de hidrógeno, y los mayores efectos de blanco conseguidos con este estabili- zador para una menor pérdida de oxígeno del baño de blanqueo. E n  este estudio se pretende analizar fundamentalmente la influencia que la concentración de peróxido de hidrógeno ejerce sobre la descomposición del baño de blanqueo y e l  grado de blanco obtenido, empleando el estabilizador C como agente regulador; además, se determinarán otras características de la fibra blanqueada y entre ellas, el  contenido de triptófano por dos métodos diferentes, efectuando la hidrólisis de la lana con ácido clorhídrico (2) y con ácido sulfúrico (3) como contribucióri a l  problema suscitado por esta determinación y la posible relación del conterii- do de triptófano con 13s condiciones de blanqueo. 2. EXPERIMENTAL 2.1. - Materia empleada Se empleó u n  tejido de lana cardada de 311 grs/m2 de peso, que previamente había sido desgrasado, ba t ana~o ,  carbonizado, neutralizado y lavado en u n  ciclo de operaciones industriales, las cuales fueron efectuadas cuidadosamente. Esta materia fué  nuevamente lavada en el laboratorio con una solución compuesta de 3 gr/l  de hexametafosfato sódico, 10  gr/ l  de carbonato sódico y 1 grJl de Ultra- won W., durante 2 horas a 35OC, aclarando ,después con abundante agua recti- ficada. E l  tejido de lana lavado presentaba las características que se indican en la Tabla 11. 2.2. - Soluciones empleadas La composición de las soluciones de blanqueo empleadas y las condiciones operatorias elegidas, fueron las siguientes: Condiciones constantes Peso de tejido de lana . . . . . . . . . . . .  6 grs. Relación de baño . . . . . . . . . . . . . . .  1 /M Tiempo de blanqueo . . . . . . . . . . . . . .  6 horas Temperatura . . . .  . . . . . . . . . . . .  60°C p H  de  la solución de blanqueo . . . . . . . . .  9 Condiciones variables Concentración solución peróxido hidrógeno: Estabilizador C para obtener p H  = 9 2.3. - Técnica operatoria La preparación de las soluciones de blanqueo se efectuó tal como indicábamos en  nuestro anterior trabajo (l), para evitar pérdidas de oxígeno antes de intro- ducir la materia a blanquear. El  tejido de lana se dividió en dos porciones de 10 X 10 cms., introduciéndose en e l  baño de blanqueo cuando éste había al- canzado la temperatura de 60°C, agitando a continuación para conseguir una humectación uniforme y rápida. Las determinaciones de pH y del contenido de oxígeno de la solución de blan- queo fueron efectuadas según indicamos (1). La lana, una vez blanqueada, fué lavada y neutralizada con una solución que contenía 1 gr/l de ácido acético, a 40°C durante 15 minutos, lavada y seca- da al aire. 2.4. - Valoración de las soluciones de blanqueo La determinación del pH se efectuó con un  medidor de pH PUSL según in- dicamos en (1). La valoración del peróxido de hidrógeno se hizo con solución de permanganato potásico 1,785.10-'N (0,564 gr/l), de acuerdo a como se procedió en  el  anterior trabajo (1). 2.5. - Determinación del efecto producido por el blanqueo Teniendo en cuenta los resultados que se desean comprobar con este estudio, las determinaciones efectuadas fueron: 2.5 1. - Grado de Ref lactancia Se determinó con un espectrofotómetro Beckman a = 470 m y usando car- bonato de magnesio como comparador con 100 % de reflactancia; se efectuar011 10 mediciones por muestra. 2.5.2. - Solubilidad alcalina Fué determinada según el método propuesto por el Comité Técnico de 13 Federación Lanera Internacional (4.). 2.5.3. - Triptófano El contenido de triptófano fué determinado según dos técnicas diferentes: Técnica n.* 1 - Según la técnica propuesta por el Dr. P. Miró (3). Técnica n? 2 - Según la Técnica de D. R. Graham y K. W. Statham (3). 2.5.4. - Solubilidad en urea-bisulfito Se@ la técnica de K. Lecs y F. F. Elsworth (5). 2.5.5. - Contenido de cistina Según la técnica de H. Zahn y K. Traumann (6). 2.5.6. - Contenido de ácido cisteico De acuerdo con la técnica de A. Jg. Pleumeekers y E. A. Leidelmeyer (7) .  3. RESULTADOS Los resultados de la evolución producida en los baños de blanqueo se encuen- tran en la TABLA 1 y Fig. 1. T A B L A  1 Fig. 1. - Evolución di1 contenido de oxigeno en los baños de blanqiieo a pH = 9 Concentración inicial Variable HORAS EXPERIENCIA vol1 Analizado 6 Los resultados hallados en la evaluación de la calidad del blanqueo, se dan en la TABLA 11. 0.5 1 2 3 V 0 l . 0 ~  PH Vol.02 PH Vol.02 PH Vol.02 PH 0.5 9 1 9 2 9 3 9 0.45 0.43 0.42 0.41 8.9 1 8.9 ----- 0.93 9 1.87 8.8 2.85 0.41 0.90 ---- 8,8 ------- 1.86 8.7 2.81 ---- ----__.-- 8.7 / 8.5 0.89 8.88 8.8 / 8.5 0.39 8.4 0.86 ---: -- 8.3 1.79 8.1 2.72 1- 8,8 / 8.8 1.85 --! 8.4 - .  2.77 1.80 8.2 2.74 8.1 1 8.3 0.85 8.2 1 . 7 8 ;  8 2.71 - 8.6 1 ; j 8.3 / 8.2 T A B L A  11 l 4. DISCUSION 4 4.1. - Comportamiento d e  las soluciones de  blanqueo Análogamente a como indicábamos en  u n  trabajo anterior ( l ) ,  se aprecia u n s  disminución del p H  de las soluciones de blanqueo, algo mayor para las solucio- nes de mayor riqueza en  peróxido de hidrógeno. Dado que estas soluciones con- tienen más cantidad de agente estabilizante, por lo que debían regularse mejor, y teniendo en  cuenta que e l  p H  del extracto acuoso de la fibra era 10,5, superior a l  p H  inicial de la solución d'e blanqueo, parece razonable atribuir la tendencia a disminuir ligeramente e l  p H  en mayor grado, en las soluciones de superior ca- pacidad oxidante, a u n  superior poder de captación de hidroxiliones de la lana Lana blanqueada con Lana tipo 0,5 Vol. O 1 Vol. O 2 Vol. O 3 Vol. O más blanqueada. La pérdida de oxígeno producida en  el blanqueo, tal  como puede apreciarse en la fig. 1, se produce gradualmente en  las concentraciones de 0,5 y 1 Vol. 02/i, mientras que  las concentraciones de 2 y 3 Vol. 02/1, presentan una mayor pérdida durante la primera hora de blanqueo, siendo esta velocidad de descomposición li- CALIDAD DEI, BLANQUEO geramente mayor, conforme se aumenta la concentración del peróxido de hidróge- no  en el baño de blanqueo. E n  las pruebas efectuadas, se ha  observado que el % de Vol.J02 perdidos, referidos a los Vol./Op iniciales, es tanto mayor cuanto me- nor es la concentración de peróxido de hidrógeno, siendo e l  consumo de oxígeno por la fibra, tanto mayor cuanto mayor es la  concentración de oxidante en el baño de blanqueo, Tabla 111. ~ ~ f l ~ ~ -  taneia 41,6 55,4 57 59 60 23,07 1 0,080 0,612 1 16,46 1 8,33 3,80 alcalina 8,57 12,71 13,97 -- 17,97 Ola Triptófano Tbcn. 1 Técn. 2 0,45 0,654 0,122 0,806 0,0945 0,565 - 0,0840 0,491 o(, Cistina 10,23 9,66 9,40 8,84 Solubi- lidad U, B. 8,70 -- 7,43 9,90 13,92 ' l o  cisteico 8,70 1,29 2,20 2,62 T A B L A  1 1 1  Concentración inicial 0 1 ,  Pérdida vol. o11 vol. o. 075 22 1 13 n 2 11 3 9,6 -- Vol. O. consumidos por gr. de lana 0,183 0,250 0,366 0,483 4.2. - Características de la materia blangueada 4.2.1. - Reflactancia Tal  como puede apreciarse por los resultados de la TABLA 11 y la figfi. 2, e i  grado de reflactancia aumenta a l  aumentar la concentración de peróxido de hi- drógeno; este aumento es ya considerable a pequeñas concentraciones (0,s vol/O), reduciéndose el gradiente R/vol. O2 a medida que aumentan las concentraciones y siendo presumible que, a l  igual que pasa con el algodón (8), a concentraciones algo superiores a las empleadas en este estudio, llegue a un estado en  donde un aumento de concentración de oxidante en  el baño de blanqueo, no reporte u n  in- cremento del valor de l a  reflactancia. Fig. 2. - Relacion entre vol. O y reflactancia de la lana - 16 - 4.2.2. - Triptófano Los resultados obtenidos según la técnica de Miró (4), muestran el hecho ya conocido de la fuerte disminución del contenido de triptófano en las lanas blan- queadas con peróxido de hidrógeno, aunque éste se encuentre en  débiles concen- traciones (0,5 vol. 02/1). Hemos de señalar, una vez más la buena reproducibili- dad del método de Miró, que permite, en  este caso, establecer u n  escalado pro- gresivo de disminución en las lanas tratadas a diferentes concentraciones de pe- róxido de hidrógeno, de forma que a l  relacionar el contenido de triptófano con la concentración de oxidante empleada, fig. 3, se aprecia u n  descenso gradual a me- .dida que aumenta la concentración de peróxido en el baño de blanqueo. De los valores hallados según el método de Graham y Statham (3)  no se pue- de deducir que exista una correspondencia entre la intensidad del tratamiento oxidante y el contenido de triptófano de las lanas blanqueadas, lo cual está de acuerdo con los resultados que sobre lanas blanqueadas obtuvieron dichos auto- res (9). La reproducibilidad de este método, según las determinaciones efectuadas, es inferior a la del anterior, observándose además ~ l g u n a  contradicción entre los resultados hallados, tal  como puede verse e n  la Tabla 11; por otra parte, los va- lores hallados para la materia sin tratamiento son superiores a los obtenidos por .el método de Miró, lo cual confirma lo indicado por Miró y Bladé (10). Después del trabajo de Miró y Bladé ( lo) ,  en donde quedó demostrado que .aun después de someter las lanas blanqueadas con peróxido de hidrógeno a u n  tratamiento con bisuliito, el contenido de triptófano disminuía en la misma pro- porción que aquellas que no habían sido sometidas a l  tratamiento reductor pos- terior y teniendo en cuenta la buena reproducibilidad de este método (2 ) ,  lo con- sideramos como más conveniente para los estudios relacionados con el blanqueo de la lana con peróxido de hidrógeno. No obstante, hemos de indicar que el con- tenido en triptófano determinado por el método de Miró debe considerarse comí, -una prueba para indicar si una lana ha sido o no blanqueada, pero no para es- tablecer la intensidad de una alteración por blanqueo, ya que en  las concentra- ciones de oxídante empleadas en  la industria, las diferencias que  se obtienen del contenido de triptófano son muy  pequeñas para poder establecer u n  criterio de  .clasificación, fig. 3. Este mismo criterio ha sido indicado por Ziegler (11). -4.3.3. - Otras características Ta l  como ya es conocido, u n  aumento de concentración de peróxido de hidró- geno en el baño de blanqueo, aumenta la solubilidad alcalina y disminuye e l  contenido de cistina, de forma casi proporcional, fig. 3. Así mismo se pueden apre- ciar los aumentos que experimentan el contenido de ácido cisteioo y la solubili- dad en urea-bisulfito, aumentos que guardan una buena proporcionalidad con el de la concentración de peróxido de hidrógeno, fig. 3. Si relaci.onamos los valores obtenidos en las diferentes determinaciones de las fibras blanqueadas, con las reflactancias obtenidas, fig. 4, se puede apreciar, en  la casi totalidad de las características, que el gran incremento de reflactancia ob- tenido para la concentración de 0,5 vol./O/l., no produce una marcada variación e n  los valores de aquéllas, mientras que los pequeños incrementos de reflactancias conseguidos a mayores concentraciones, producen mayores variaciones en los va- lores de dichas características. O sea las gráficas R/S. A,, R/C., RJAc. C. y R/S U-B tienden a ser asintóticas a medida que los valores de R son superiores, lo que indica que podemos obtener lanas blanqueadas con valores de R muy próximos y que difieran bastante en sus solubilidades alcalinas, contenido en  cistina, etc. 13- 2 -  11- te- 9-  1- 0---.--o-.-. -7.l o>- a -  - O 0,s 1 Fig. 3. - Iinfluencia de la coiicentración de peroxido de hidrógeno sobrc: - Triptófano - Solubilidad alcalina (s.a.) - Cistina (c.) - Acido cisteico (Ac.cyst.) - Solubilidad en Úrea-bisulfito (u.b.) I 37 4 1 I \ u" \ -$ 44 , , * ? -  A ¿  do 7 9 10 1 1  12 13 14 15 16 17 i a  is m %Sol (1-B O 8 ? lp Q8s % Cqst + pos 1 2 3 q6 Ac.cyst O B 10 l? 1,4 16 1.8 20 2.2 . 26 % so( ~1~ Fig. 4. -Relación entre la reflactancia y - Solubilidad alcalina - Cistina - Acido cisteico - Solubilidad Úrea-bisulfito. > -- - Fig. 5. - Relaciones entre cistina y - Solubilidad alcalina - Acido cisteic~.  E n  la fig. 5, puede apreciarse, a pesar de los pocos puntos existentes, e l  hecho y a  indicado por otros investigadores (11, 12, 13) de la relación lineal existente entre contenido en  cistina y solubilidad alcalina; así mismo puede apreciarse que existe ta,mbién una relación lineal entre contenido en cistina y ácido cisteico. CONCLUSIONES Las que se infieren de las condiciones operatorias bajo las que se ha efectua- do e l  presente estudio, son las siguientes: l." E l  porcentaje de la pérdida de concentración de una solución de peróxi- do de hidrógeno, empleada en e l  blanqueo de la lana, es tanto mayor cuanto más diluída es la solución empleada. Por el contrario, el gasto de oxígeno por unidad de peso de materia, aumenta con la concentración de la solución. 2 . L A 1  aumentar la concentración de peróxido de hidrógeno se aumenta el grado de blanco, obteniéndose una relación de forma aproximadamente parabó- lica entre ambas variables, de modo que a partir de concentraciones de 2 vol]02/ litro e l  aumento de reflactancia, a l  incrementar la concentración, es muy  pe- queño 3 . L L a  determinación del contenido de triptófano de una  lana blanqueada es  un índice de tipo cualitativo, más que cuantitativo del proceso de blanqueo. 4 . L L a s  lanas con valores de reflactancia m u y  próximos, pueden diferir bas- tante en  sus solubilidades alcalinas, contenido de cistina, ácido cisteico, etc. 5 . L E x i s t e  una relación lineal entre el contenido de cistina y el de ácido cisteico ,de una  lana blanqueada. AGRADECIMIENTOS Los autores de este trabajo agradecen al Patronato de la Escuela Técnica SLI- perior de Ingenieros Industriales (Sección Textil) de Tarrasa (España) la sub- vención para efectuar este estudio; al  Dr. P. Miró del Patronato «Juan de la Cierva» (C. S. 1. C.) por su colaboración en algunas determinaciones analíticas. y comentarios, y a las Srtas. A. Jofresa y Ana Mana Gil por su colaboración en las experiencias. BIBLIOGRAFIA J. Cegarra, J. Ribé y J. Gacén.-E. T. de la F. L. 1. París, diciembre 1962. P. Miró. - Investigación e Información Textil. Vol. IV, N," (1961) 23. D. R. Graham y K. W. Staham. - Textile Research Journal, Febrero 1960 Comité Technique Fédération Laniere Internationale. - París, Decembre 1939. K. Lecs et F. F. Elsworth. - Proc. Internat. Wool Text. Res. Cong. Aus- tralia, 1955. Vol. C 363. H. 'Zahn et K. Traumann. - Mell Text. Berichte 1069-1073/10/1954. A. Ing. Pleumeekers et E. A. Leidelmeyer. - Fed. Laini6re R-n.V3. Pa- rís, 12/1961. W. S. Wood y K. W. Richmon. - J. S. D. C. Septiembre 1952. D. R. Graham y K. W. Stathan. - Textile Research Journal. P. Miró y J. Bladé. - F. Lainiere Internationale. - Rapport no. 21. - Palma, 1963. K. 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Influencia del contenido de oxígeno de las soluciones de blanqueo empleadas para la lana, sobre la reflactancia y otras características de la fibra.

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