PREGUNTAS FRECUENTES​​

Proceso de lavado del Denim

Tópicos de interés, Proceso de lavado del Denim.
Generalidades: en cada una de las etapas de lavado de prendas confeccionadas con Denim Ííndigo debemos considerar precauciones y consideraciones para optimizar los resultados los que revisaremos a continuación:

Un desengomado eficiente requiere una exhaustiva impregnación de la prenda con la solución Enzimática (concentración), un periodo de digestión para que el almidón reaccione con la alfa amilasa y este sea convertido en azúcares solubles. Para ello se necesita la temperatura apropiada y PH regulado.

Previo a esta operación la prenda puede haber estado sometida a cargas por peso, almacenaje y manipulación en las etapas de confección y almacenaje, y producto de ello tiene pliegues o quiebres que deben ser eliminados previamente. Una solución es abrir las costuras por planchado o vaporización en maniquí. Existe otra opción, y es humectar en una caja con agua conteniendo un humectante de acción rápida (no iónico).

Esta etapa tiene como objetivo remover la goma aplicada sobre los hilos de urdimbre, así como otros productos agregados en el acabado del tejido (aceites, grasas, suavizantes, ceras naturales, etc.).

Es importante agregar en esta etapa, un dispersante y bloqueador del Ííndigo que se libera para que no se re deposite sobre la trama y/o tejido y evitar la contaminación desde un primer paso.

Existe otro proceso de desengomado, tipo oxidativo, el cual es recomendado para aquellos tejidos con mezclas de almidón y alcohol polivinilico; en el cual se usa detergente, peróxido de hidrógeno, álcali y estabilizador de agua oxigenada.

En este caso, el engomado es retirado por choque alcalino y por oxidación.

Recomendaciones
1. Nunca usar vapor directo para calentar el baño cuando la enzima haya sido agregada. La enzima será desactivada. Es preferible llegar a la temperatura recomendada de trabajo con el humectante y dispersante y después agregar la enzima en el caso de máquinas con vapor directo.

2. Los azúcares solubles dextrinas producto del desdoblamiento del almidón no deben ser eliminados con agua fría directa en el enjuague, pueden cristalizar sobre el tejido y hacer un efecto no deseado.

Hoy en día las piedras pómez (proceso Stone Wash) casi están fuera de usos en la mayoría de las plantas procesadoras de Jeans (inconveniente principal el desgaste mecánico que provoca en el tambor de la máquina y los compuestos alcalinos que trae consigo la piedra volcánica, Dióxido de Silicio sobre el 75%, óxido de potasio, óxido de Zinc, óxido de Calcio, óxido de Fierro).

Además se producen grandes cantidades de restos de fibra y pigmentos de Índigo, cuesta además descargar la máquina, limpieza de los bolsillos y se traduce en pérdida de tiempo.
Por ende, han sido reemplazados por enzimas célulasas, ya sea de carácter ácido o neutro.

Las enzimas son productos metabólicos de microorganismos producidos por bacterias y hongos.
Hablando químicamente las enzimas son proteínas, los elementos básicos de las proteínas son alfa aminoácidos y cada proteína simple tiene una secuencia exacta y definida de aminoácidos.

Todas las enzimas tienen la terminación “asa”, amilasa, celulasa, maltasa, lacasa.
Todos los productos de descomposición tienen la terminación “osa”, dextrosa, glucosa, maltosa.
Las enzimas son biocataliticas, es decir, reducen la energía de activación y por ende son reacciones bioquímicas rápidas.

En relación a Célulasas ácidas:
Los parámetros son PH 4,5 – 5,5
Temperatura 50- 60 grados Celsius.

Estos valores son generalmente los parámetros en que se consigue la mayor actividad y rendimiento de la enzima, el no control de la temperatura y PH del baño en esta etapa produce bajo rendimiento y efectos de desgaste insuficiente en un tiempo de proceso prudente.

Las desventajas de usar enzimas ácidas son las siguientes:
1. Las célulasas también trabajan sobre el hilo y reducen la resistencia del tejido a la tracción.
Existen análisis de resistencia comparativas entre enzima ácida y neutra.
Método: resistencia al rasgado Norma Din Eso 13937-2
Tiempo de lavado 45 minutos
Resistencia urdimbre. Enzima neutra 45 N, enzima ácida 38,6N
Resistencia trama. Enzima neutra 47.2 N, enzima ácida 39.5 N
(Publicación Bezema 13/04/2015 División Jeans & Garment).

2. La celulosa descompone algunas veces en glucosa la cual reduce parcialmente el Índigo. Esta forma reducida tiene afinidad con la fibra de celulosa, con lo cual se incrementa la redeposicion de capas de Índigo sobre el tejido.

3. La actividad de una enzima depende en forma primaria del PH y temperatura del sistema de reacción, pero hay interferencias de iones metálicos y agentes oxidativo que pueden interferir con la actividad y rendimiento.
En relación a célulasas de carácter neutro:
Los parámetros de proceso son:
PH valores entre 6 y 7
Temperatura 25- 55 grados Celsius
Las ventajas son las siguientes:
Las célulasas de carácter neutro trabajan menos sobre el hilo, por esta razón su efecto sobre la pérdida de resistencia del tejido vs. la enzima ácida es menor.

Otra ventaja es que debido al valor de PH neutro, hay menor probabilidad de formación de glucosa y en consecuencia menor redeposicion de Índigo.
En estos lavados de desgaste con enzimas, existe también una forma alternativa de combinar este proceso Bio Wash con polvo abrasivo, provocando una mayor abrasividad en el tejido en comparación con lavado Enzimático, se puede usar en artículos livianos, donde no es recomendable el uso de piedras (no es muy frecuente esta forma dado que hoy existen enzimas neutras de alto grado de reactividad y concentración de tal manera que se pueden utilizar dosis muy bajas y con un eficiente resultado).

Precauciones:
1. En esta etapa es importante tener en cuenta que se debe terminar con la actividad de la enzima empleada, ya sea por cambio de PH o subir temperatura según sean las recomendaciones del fabricante y proveedor en su ficha técnica.

2. Reducción de la redeposicion de Índigo o “backstaining”, se sugiere lo siguiente:
Usar una relación de baño alta en la primera etapa, lavar exhaustivamente en los enjuagues correspondientes, adición de agentes dispersante para incrementar la antiredeposicion y usar bloqueador de Índigo con afinidad con la fibra.

Generalmente, hay una situación de compromiso entre el look de la prenda y costo de proceso.

En esta etapa se considera obtener una caída gradual del colorante Índigo, normalmente se trabaja con hipocloritos, y permanganato de potasio (indicado para aquellos tejidos que contienen fibras elastoméricas).
En el caso de bajada de tono con hipoclorito de sodio, se recomienda tener precaución en lo siguiente:

1. Volumen del baño
2. Temperatura
3. PH
4. Contaminación del agua por metales.

Todo esto es para evitar variaciones en los resultados. El efecto de caída del color está ligado al tipo de reacción del hipoclorito. Por ejemplo, si aumentamos la temperatura, se obtiene una caída más rápida del color, y si no hay un riguroso control al respecto se pueden obtener manchas no deseadas y efectos variables.
Consideremos el efecto del PH sobre las soluciones de hipoclorito:

Esta tabla se debe tener en cuenta, debido a que infortunadamente el hipoclorito de sodio se encuentra en equilibrio con el ácido hipocloroso sobre un rango de PH amplio.
Este equilibrio puede causar, al usar soluciones de hipoclorito, daño en la fibra si no se tiene cuidado en los controles de los parámetros indicados.

El Permanganato de Potasio (KMnO4), ha reemplazado al hipoclorito de sodio (NaOCl) por algunas razones, por ejemplo, como se suministra en polvo, las soluciones acuosas tienen una mayor durabilidad y hacen menos daño a la fibra celulosa. En la práctica, el control de decolorar con Permanganato es más fácil y hace menos daño al polímero de celulosa.

En contraste, los residuos de especies de manganeso, en especial Dióxido de Manganeso (MnO2) tiene consecuencias indeseables en el aspecto y color del Denim si no se neutraliza adecuadamente (ver capítulo referente a amarillantamiento de prendas Índigo más adelante).
La limpieza de los residuos de permanganato es más difícil que eliminar el cloro residual en las prendas.
El dióxido de manganeso es un sólido insoluble color café y debe ser eliminado efectivamente en la forma reducida, incolora, forma divalente.

Si fallamos en el proceso de reducir el manganeso residual como óxido en niveles más bajos que 100 ppm, resultará una contaminación de la prenda como aspecto sucio y a menudo manchas café-rojizo.
Es muy importante reducir los niveles de dióxido de manganeso a menos de 20 ppm para una limpieza satisfactoria de la prenda.

La neutralización consiste en eliminar en una serie de etapas los productos de la bajada de tono.
Típicamente, estos pasos incluyen:

a) Neutralización del permanganato de Potasio o hipoclorito sobre la prenda.
b) Enjuagues
c) Abrillantar, con el uso de blanqueadores ópticos en combinación con el blanqueamiento de la celulosa con peróxido de hidrógeno (agua oxigenada).
d) Aplicación de suavizantes, antiozono, etc.

Neutralizaciones Químicas
– Metabisulfito de sodio/bisulfito de sodio
a) Bajo costo como ventaja
b) Gases tóxicos, alta demanda de oxígeno (IOD) en forma instantánea.
c) Poca eficiencia en eliminar efectivamente el dióxido de manganeso.

– Derivado de hidroxilamina
a) Bajo olor, menor toxicidad.
b) Se debe tener cuidado en la manipulación y contacto con la piel.
c) Muy eficiente a menor concentración y temperatura para eliminar efectivamente el dióxido de manganeso que el metabisulfito de sodio.

– Peróxido de Hidrogeno
a) Bajo costo.
b) Baja demanda de oxígeno.
c) Como desventaja requiere precauciones en el manejo en altas concentraciones.
d) Es muy efectivo en reducir el dióxido de manganeso a la forma soluble divalente. Cuando se usa en esta aplicación es un agente reductor en vez de agente oxidante (como rol habitual). Para promocionar una reacción efectiva bajo estas condiciones se debe usar ácido acético para bajar el PH del baño y usar un activador para conducir la reducción química y prevenir la redeposicion del manganeso.

– Condiciones de proceso de la neutralización
1. Temperatura, casi todas las reacciones son más rápidas al aumentar la temperatura.
2. Tiempo de ciclo, los tiempos de ciclo cortos son más eficientes que un solo paso de largo tiempo. Esto se debe al establecimiento del equilibrio químico entre el solvente y el substrato.
3. Extracciones, cuando el baño es drenado, las prendas retienen, como mínimo, su propio peso en agua. Esto quiere decir, que si tenemos 200 kilos de prendas, a lo
menos tenemos también 200 kilos de agua contaminada que permanece en la máquina. Por ello, debemos realizar extracciones y enjuagues suficientes.
4. PH, hay que poner atención en el PH del baño, los procesos de neutralización ocurren en un rango ácido, por ejemplo con metabisulfito 5,5-7; peróxido 3,5-4; Derivado de hidroxilamina 2,5 con hipoclorito debe asegurarse que debe trabajar entre PH 9-10 durante el ciclo completo.
5. Auxiliares químicos, la elección de detergentes, agentes humectantes, deben ser cuidadosamente elegidos; las enzimas son muy sensibles a ciertos químicos y se debe respetar las sugerencias del fabricante.
6. En la formación de ácido antranilico, esta se favorece con soluciones alcalinas, por ende, los detergentes alcalinos no se deben usar en el proceso de limpieza (Clean Up). El ácido antranilico es uno de los productos que favorece el amarillantamiento de la prendas.
7. Agentes químico iónicos y no iónicos no deben usarse en el mismo baño.
8. Agentes oxidantes no deben usarse en contacto con agentes reductores, excepto cuando se utilizan para neutralizar uno de otro.
9. Finalmente, los detergentes alcalinos usados en la limpieza tienden a subir el PH de los baños y causan una pérdida de efectividad o eficiencia.

El término y uso más apropiado es “blanqueado”, se refiere al uso de altas concentraciones de Hipoclorito de sodio (NaOCl) o hipoclorito de calcio CaClO2. Este tratamiento no es normalmente considerado con parte de la limpieza o Clean Up. Es también considerado como tratamiento final.

El PH normal para el uso de hipoclorito de sodio debe ser 9 – 11,5 donde las especies químicas son más estables. La temperatura también afecta la estabilidad, pero deben ser controladas para que el substrato de celulosa no se dañe.
Otra propiedad negativa de los hipocloritos es la capacidad de formar cloraminas con las impurezas propias del algodón, las cuales tienden a amarillar. La fuente del amarillantamiento es una función de las impurezas intrínsecas del algodón.

Normalmente se usa Peróxido de hidrogeno en esta etapa en forma conjunta con un blanco óptico, detergente y estabilizador para agua oxigenada.
Este blanquea el colorante negro sulfuroso, incrementa el blanco de la trama del tejido Denim y su tono es azul brillante.

Otros agentes de blanqueo
a) Persulfato de sodio, debe tener PH 9 y se combina con soda cáustica de 38 grados Bè.
b) Glucosa, es rara vez empleada pero se utiliza de 10-15gramos/litro en combinación con soda cáustica de 38 grados Bè.
c) Lacasa, enzima que tiene un efecto de medio a fuerte de blanqueo, con muy buena reproducibilidad. Eecológico, no daña la fibra, bajo encogimiento en el tejido debido a su carácter ácido. Tono gris, se aplica muy frecuentemente en aquellas prendas con redeposicion de Índigo.

En algunos casos, es recomendable realizar este proceso con enzimas célulasas especiales, las cuales tienen la propiedad de eliminar la fibra superficial o pilling de algunos tejidos.
Tienen una eficiencia dentro de un rango amplio de PH, y son más bien de carácter neutro.

Las ventajas son las siguientes:
1. Menor backstaining (redeposicion de capas de pigmento Índigo sobre la prenda).
2. Menor pérdida de resistencia y peso de la prenda.
3. La intensidad del color cambia positivamente al eliminar la fibra superficial.
4. Es recomendable además para Denim oscuros.

Hay gran variedad de productos suavizantes para este fin y dar un tacto soft a la prenda terminada.
Sin embargo, debemos tener algunas consideraciones importantes en el caso de prendas de Denim Índigo.

1. Se recomienda usar productos de condensación de ácidos grasos.

2. Productos catiónicos, tienen buena afinidad con la fibra.

3. En artículos fabricados con Elastano, no se deben usar suavizantes siliconados, en realidad deben estar libre de siliconas o emulsiones de catiónicos con silicona. Los Denim con Elastano son vulnerables al efecto de amarillantamiento por agentes externos.

4. Es recomendable usar suavizantes con agentes de protección en contra de los gases del medio ambiente, ozono, óxidos de nitrógeno, CO2.

Comentarios
Problemas más comunes en relación al proceso de lavado del Denim
Discutiremos algunos temas de interés que facilitan la tarea de comprender algunos defectos en este proceso y cómo evitarlos en prendas terminadas.

1. Agua de mala calidad, es decir, sólidos en suspensión, materias orgánicas.
Esto facilita el amarillantamiento en prendas almacenadas.
Presencia de hierro en el agua, manchas de óxido en la prenda.
Presencia de Calcio y Magnesio (agua dura), prendas ásperas y rígidas.

2. Maquinaria
Se debe tener indicadores externos de temperatura, timer, visor de nivel de baño, mantenimiento del tambor o cesto, rotación, es conveniente ajustar la velocidad para optimizar el efecto mecánico de desgaste apropiado.

3. Tiempo y carga de maquina
Son variantes importantes, lo recomendado es usar un 30% de la carga nominal de la máquina.
Para prendas livianas usar menor carga, como máximo 25% y se debe considerar peso del tejido vs rotación de la máquina.

4. Uso de enzimas de carácter ácido
a) Tener en cuenta la recomendación del fabricante en la dosificación, es decir, porcentaje de producto sobre el peso de prenda seca.
b) Las enzimas ácidas afectan la resistencia del tejido en mayor proporción que las enzimas de carácter neutro. No deben usar tiempos de proceso en extremo largos, además que favorecen la redeposicion de Índigo.
5. Mala neutralización de productos químicos
a) En el caso de hipoclorito sódico, la mala neutralización lleva a una pérdida de resistencia del tejido por formación de ácido hipocloroso y además continuará actuando a través del tiempo.
b) No se debe utilizar hipoclorito de sodio en Denim que contengan Elastano como parte de su composición.

Análisis de causas del problema de amarillantamiento de prendas Denim:

1. (Erróneamente llamado defecto o daño por luz) Una de las causas es la formación o degradación del Índigo en productos químicos como Isatin y Ácido antranilico. El Isatin es un producto amarillo soluble en agua y el ácido antranilico favorece aún más este defecto.

2. Una de las causas de esta degradación es la acción de gases del medio ambiente como óxidos de nitrógeno y ozono. Un clima cálido y a mayor temperatura aceleran esta reacción.

3. En los almacenajes se observan prendas con los bordes amarillos donde están dobladas, aún en cajas de cartón. El Isatin puede fácilmente eliminarlo, pero la zona afectada queda de un color más claro y permanece como una mancha.

4. Los Denim que contienen Elastano, tienden a amarillar más rápido. No se debe usar suavizantes siliconados en prendas que contienen Elastano.

5. El dióxido de Nitrógeno (NO2) más radiación UV se descompone y forma Ozono (O3). Esta formación se acelera con la temperatura y radiación solar (UV Menor a 420 nm).

6. En colores claros es más fácil la degradación del color Índigo por estos contaminantes.

7. Dióxido de manganeso residual producto de reacción por el uso de permanganato de Potasio en el proceso de lavado. Debemos tener una eficiente neutralización y eliminar por debajo de las 20ppm (partes por millón) de este producto. Se recomienda el uso de derivados de hidroxilamina en la neutralización, que además necesita menor temperatura vs el metabisulfito y menor tiempo de proceso.

8. El permanganato de Potasio, conduce a la formación de Isatin, que ya comentamos, es un producto soluble amarillo, pero un exceso de permanganato y el Isatin es oxidado a ácido antranilico el cual también es amarillo y soluble en agua, pero bajo radiación UV forma un compuesto amarillo con el tiempo. En resumen, la humedad, la intensidad de la Luz y radiación UV aceleran este proceso.

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