Um fator determinante na qualidade do tingimento é a uniformidade da cor ao longo do material tingido e, portanto, diferenças detectáveis na tonalidade e luminosidade devem ser evitadas. A difusão do corante nas fibras e o percentual de absorção do corante dependem da estrutura física e química da fibra a ser tingida. A relação entre o comportamento tintorial e as características da fibra deve levar em conta os seguintes fatores:
Permeabilidade, ou facilidade com a qual as moléculas de corante difundem-se na fibra.
Presença de grupos moleculares funcionais reativos nas cadeias moleculares da fibra. Estas duas características são determinadas durante a manufatura ou crescimento da fibra, mas de igual importância são os efeitos dos processos preparativos antes do tingimento e a natureza do corante. Também qualquer relação entre o corante e a fibra deve ser levada em conta, observando:
Fração do volume, tamanho, forma e configuração das regiões ou espaços acessíveis na fibra para interação com o corante.
A cristalinidade, tamanho, configuração e distribuição das regiões ordenadas da fibra.
O tipo de concentração, distribuição e grau de ionização dos grupos ionizáveis da fibra e do corante.
A interação química entre todas as espécies moleculares presentes.
O nível de inchamento apresentado pelas fibras têxteis mergulhadas em soluções aquosas é também uma reflexão da estrutura da fibra e uma característica significativa no comportamento tintorial.
Em todas as fibras existem regiões cristalinas, que fornecem força e rigidez, e amorfas, responsáveis pela flexibilidade e reatividade. A razão entre área de regiões cristalinas e amorfas, diferentes entre fibras naturais e sintéticas, define as propriedades do material e o
36
seu comportamento ao ser tingido. A copolimerização oferece um meio muito eficiente e útil de influenciar a tendência cristalina de um polímero, alterando o equilíbrio cristalino - amorfo e como conseqüência afetando a permeabilidade da fibra com relação à penetração das moléculas difusas.
A fibra de algodão, estudada neste trabalho, é a fibra natural vegetal extraída do fruto de planta homônima, um arbusto do gênero gossypium que representa a fibra vegetal mais difundida em todo o mundo (Figura 6).
Todos os anos, uma média de 35 milhões de hectares de algodão é plantada por todo o mundo. A demanda mundial tem aumentado gradativamente desde a década de 1950, a um crescimento anual médio de 2%. O comércio mundial do algodão movimenta anualmente cerca de US$ 12 bilhões e envolve mais de 350 milhões de pessoas em sua produção, desde as fazendas até a logística, o descaroçamento, o processamento e a embalagem. Atualmente, o algodão é produzido por mais de 60 países, nos cinco continentes (Figura 7). Os principais países produtores de fibras são China, Índia, Estados Unidos, Paquistão e Brasil, sendo responsáveis juntos por 77.4% do total da última safra registrada (Tabela 4) (ABRAPA, 2015).
Figura 6. Arbusto do gênero Gossypium. Planta do algodão.
Fonte: Instituto Mineiro de Agropecuária (http://www.ima.mg.gov.br/certificacao/algodao, acesso em: 03 de Agosto de 2015)
37
Tabela 4. Safras de algodão dos principais produtores mundiais nos últimos seis anos
Fonte: ABRAPA (http://www.abrapa.com.br/estatisticas/Paginas/producao-mundial.aspx, acesso em 03 de Agosto de 2015)
Nas últimas três safras, com volume médio próximo de 1,6 milhão de toneladas de pluma, o Brasil se coloca entre os cinco maiores produtores mundiais. O país é o terceiro país exportador e o primeiro em produtividade em sequeiro, estando na quinta posição mundial como consumidor, com quase 1 milhão de toneladas por ano.
Figura 7. Distribuição mundial da produção de algodão.
Fonte: Adaptado de WorldWide Commodities (http://worldwide-commodities.com/cotton/, acesso em: 03 de Agosto de 2015)
38
A produção nacional de algodão é, prioritariamente, destinada à indústria têxtil. A principal preocupação da cotonicultura é com a qualidade da fibra, para atender às exigências das indústrias nacionais e clientes externos. Técnicas avançadas de plantio, aliadas à utilização de cultivares melhor adaptadas ao tipo de solo e clima das regiões produtoras contribuíram para o avanço da produção. Mato Grosso e Bahia são responsáveis por 82% da produção nacional e se destacam pelo investimento em biotecnologia, gerenciamento do setor e novas técnicas de manejo.
A fibra de algodão é composta fundamentalmente por celulose (90%). Outros compostos, como pectina, ceras e proteínas, eventualmente presentes na fibra, tem relação direta com a constituição dos solos, condições climáticas durante o crescimento das plantas, o sistema de irrigação e produtos químicos utilizados na fertilização da planta.
A celulose é formada por uma cadeia celobiósica, representada da seguinte forma (Figura 8):
Figura 8. Estrutura química da celulose. Fonte: de Morais et al., 2005.
Este composto tem uma estrutura linear (união de moléculas -glicopiranosa mediante ligações -1,4-O-glicosídico, que por hidrólise libera moléculas de glicose (C6H10O5)n>200), na
qual se estabelecem múltiplas ligações de hidrogênio entre os grupos Hidróxila das distintas cadeias justapostas de glicose, tornando-as impermeáveis à água, o que a caracteriza como insolúvel em meio aquoso, e originando fibras compactas que constituem a parede celular das células vegetais. É possível perceber que os grupos moleculares se repetem a cada duas unidades. Na estruturação cristalográfica da celulose, a distância entre cada dois grupos é de
39
103 Å, distância essa que influencia sobre a afinidade dos corantes capazes de tingir a celulose. Corantes reativos, indicados para tingimento de fibras de algodão, se ligam covalentemente às moléculas da fibra do tecido – átomos de cloro contidos nos corantes são substituídos por grupos –OH da fibra.
2.5. Sustentabilidade do Processo Tecnológico de Tingimento