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MATERIAL DE ESTUDIO PARA QUIMICA Y OTRAS MATERIAS, Guías, Proyectos, Investigaciones de Química

el material de estudio está trabajado, organizado y bien estructurado se aprende más fácilmente. Nuestro cerebro funciona mucho mejor si primero trabamos la información y luego la memorizamos. Estos apuntes ya trabajados y completados constituyen el principal material de estudio.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2020/2021

Subido el 08/12/2021

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
UNIDAD DE INVESTIGACION DE LA FACULTAD DE
INGENIERIA QUIMICA
INFORME FINAL DE INVESTIGACION
``TEÑIDO MORDENTADO DE FIBRAS
NATURALES CON COLORANTE EXTRAÍDO DE
LAS HOJAS DE NOGAL (Juglans neotrópica) ``
AUTOR: VIORICA STANCIUC STANCIUC DE PALMA
(PERIODO DE EJECUCIÓN: Del 1/03/2018 al 29/02/2020)
(Resolución de aprobación N° 305-2018-R.)
Callao, febrero de 2020
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

UNIDAD DE INVESTIGACION DE LA FACULTAD DE
INGENIERIA QUIMICA
INFORME FINAL DE INVESTIGACION

``TEÑIDO MORDENTADO DE FIBRAS

NATURALES CON COLORANTE EXTRAÍDO DE

LAS HOJAS DE NOGAL (J uglans neotrópica ) ``

AUTOR: VIORICA STANCIUC STANCIUC DE PALMA

(PERIODO DE EJECUCIÓN: Del 1/0 3 /2018 al 29/02/2020) (Resolución de aprobación N° 305 - 2018 - R.) Callao, febrero de 2020

Agradecimiento, A Dios por estar conmigo en cada paso que doy, A la Universidad que me permitió desarrollarme como profesional altamente calificada, A mis colegas que colaboraron en la realización de este trabajo.

CAPITULO VI: DISCUSIÓN DE RESULTADOS

  • 5.2. Resultados inferenciales.
    • 5.3 Otro tipo de resultados por método instrumental
      • 6.1 Contrastación y demostración de la hipótesis con los resultados
      • 6.2 Contrastación de los resultados con otros estudios similares.
      • 6.3 Responsabilidad ética
  • TABLAS DE CONTENIDO
  • RESUMEN
  • ABSTRACT
  • CONCLUSIONES
  • RECOMENDACIONES
  • REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
  • ANEXOS
TABLAS DE CONTENIDO

Tabla 1. Características físicas de la lana 18 Tabla 2. Composición química de la fibra de algodón 25 Tabla 3. Comparaciones de colores obtenidos con diversos mordientes 34 Tabla 4. Relación entre luz absorbida y color observado 40 Tabla 5. Relación de variables 49 Tabla 6. Valoración de solidez 52 Tabla 7. Porcentaje de humedad de hojas de nogal frescas 55 Tabla 8. Determinación de los Parámetros de Mordentado para lana de oveja mordentada con alumbre y acido tartárico, así como con sulfato cúprico y con cloruro de estaño y posterior teñida con solución extracto de nogal de concentración 1%. 56 Tabla 9. Determinación de los Parámetros de Mordentado para lana de oveja mordentada con sulfato ferroso, tricloruro ferrico y dicromato de potasio y posterior teñida con solución extracto de nogal de concentración 1%. 56 Tabla 10. Parámetros de teñido de Lana con 1% de colorante (extracto de nogal) y mordentado con alumbre (25%) y 6 % ácido tartárico. 75 Tabla 11. Parámetros de teñido de lana con 1% de colorante (extracto de nogal) y mordentado con sulfato cúprico ( 6 %). 75 Tabla 12. Parámetros de teñido de lana con 1% de colorante (extracto de nogal) y mordentado con sulfato ferroso ( 6 %) 75 Tabla 13. Parámetros de teñido de lana con 1% de colorante (extracto de nogal) y mordentado con cloruro ferrico ( 6 %). 75 Tabla 14. Parámetros de teñido de lana con 1% de colorante (extracto de nogal) y mordentado con dicromato de potasio (6 %). 75 Tabla 15. Parámetros de teñido de lana con 1% de colorante (extracto de nogal) y mordentado con cloruro de estaño (6 %). 76 Tabla 1 6. Consolidado de los resultados obtenidos con el data color 77

ABSTRACT For the study etching dyeing nat fibers or rales extract walnut leaves, I use sheep wool fiber form and traditional kneading natural creamy white untreated and leaves fresh walnut source color. The tests consisted of the following steps: pre-preparation of the wool, preparation of etching solutions, extraction of the dye in boiling water, etching of the wool and dyeing of the etched wool, as well as washing and drying of the dyed wool. The pretreatment of the wool consisted of washing with soap and deionized water, the concentration of the mordant salt solutions was prepared based on the weight of the wool to be dyed. The dyeing parameters that were analyzed were temperature and time, obtaining better colors at 30 minutes and a temperature of 100 ° C. The preparation of the dye solution was made based on the amount of walnut leaf weight, as well as on the staining time, a time of 60 minutes being considered adequate. The stained samples, once washed and dried, have been photographed to prepare the color chart and analyzed both visually and with the use of the Data Color type spectrophotometer. The results obtained indicate that when using mordant salts such as alum with tartaric acid, cupric sulfate and potassium dichromate, they give brown colors of yellow shade, and the salts of ferrous sulfate, ferric trichloride and tin chloride give brown colors of red shade. Keywords: mordant, wool, stained, walnut

INTRODUCCION
CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 Descripción de la realidad problemática Los colorantes naturales pueden ser obtenidos de fuentes animales, vegetales o minerales. Su importancia em la industria textil se ha incrementado debido a su biodegradabilidad y bajo toxicidad, por lo que son empleados para el teñido de fibras tanto naturales como sintéticos. Los tejidos de lana y algodón son utilizados bastante debido a que son flexibles, elásticos, absorbentes, así como por no producir alergias ni toxicidad. Antiguamente, el teñido de fibras naturales con colorantes tuvo gran importancia, la que disminuyó con la invasión de fibras sintéticas; en la actualidad, al encontrarnos en una era ecológica la importancia del uso de fibras y colorantes naturales ha cobrado espacio; además, el obtener la materia colorante de un producto de poco uso como las hojas del árbol de nogal, impulso la realización del presente trabajo de investigación. Las hojas y ramas del nogal americano son fuente del color de tonalidades marrón. Su uso popularmente como tinte para el cabello. Su uso ancestral por las culturas andinas está ampliamente documentado. Nombre científico: Juglans neotrópica. El nogal es un árbol endémico en el valle de Marca pata- Madre de Dios en el Perú, también se cultiva en los valles interandinos meso térmicos. Es de troco grueso y frondoso; sus frutos en drupa con una semilla comestible en celdillas. Las hojas y los frutos contienen ácido gálico, ácido cafeico, quercetina y Kaenferol. Las hojas y los frutos secos se utilizan en la preparación de cosméticos y en la medicina tradicional. Como antihelmíntico, la ingestión de las nueces de los frutos del nogal en ayunas, para expulsar la ´´ solitaria´´ Taenia sp. Cosmético: como agua facial para evitar la formación de arrugas en el rostro, el cocimiento de la cascara del fruto verde y fresco. Articulaciones hinchadas, las hojas frescas y molidas se aplican como cataplasma en la zona afectada. El cocimiento de las hojas del Nogal, se recomienda para neutralizar el estrés y las vibraciones negativas a manera de baño matutino. Un uso importante de las hojas de nogal consiste en el teñido artesanal de la lana natural, obteniéndose el color castaño oscuro. También se utiliza la cascara de del fruto de nogal para teñir la piel de color oscuro.

esta índole. La elaboración de esta investigación pone al alcance de los investigadores una síntesis sistemática del procedimiento de extracción, separación y purificación del colorante extraído de las hojas de nogal, así como los procedimientos de mordentado teñido de fibras naturales de algodón y lana. 1.3 Objetivos (General y específicos) Objetivo general

  • Establecer el procedimiento de teñido mordentado de fibras naturales de algodón y lana con colorante extraído de las hojas de nogal. Objetivos específicos - Determinar los parámetros de mordentado de las fibras naturales de algodón y lana.
  • Determinar los parámetros de teñido de las fibras naturales previamente mordentadas. 1.4 Limitantes de la investigación (teórico, temporal, espacial) Muchas muestras no se han podido analizar con método instrumental por falta de un espectrofotómetro tipo Data Color. CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes del teñido con nogal El Centro de Recursos para la Transferencia Tecnológica ITACAB (8), reporta con el código 195, la técnica para la extracción de tinte del nogal (Juglans neotrópica) y su uso en el teñido de lana, basado en información de la población rural que la utiliza. De acuerdo a lo reportado, para teñir I Kg de lana se necesitan aproximadamente 3 Kg de hojas, frutos y corteza, por lo que se deduce que el tinte se encuentra en todas estas partes y que se puede teñir con cualquiera de ellas. El procedimiento utilizado consiste en machacar bien la corteza, hojas y frutos del nogal y dejar remojando por 2 a 6 noches de acuerdo al tono que se desee obtener; luego de lo cual se hierve el macerado de 1 a 3 horas y se deja enfriar la solución para luego colarla en una tela de tocuyo. A esta solución

se le agrega la lana previamente humedecida y se hace hervir por espacio de 3 a 4 horas removiendo la lana. Finalmente se enjuaga hasta que retirar todo el tinte que no se haya impregnado obteniéndose tonalidades desde el café oscuro a beiges. De la información rescatada por el ITACAB se puede concluir que la lana puede ser teñida con las hojas de nogal sin necesidad de mordiente, cuando su teñido se realiza a ebullición. Por otro lado, de la información sobre los diferentes teñidos en base a tintes naturales aplicados sobre lana por medio de mordientes, recopilados en soluciones prácticas por técnicas ancestrales de artistas textiles de Perú y Bolivia (Pazos, 2017) se confirma el uso frecuente de teñidos con colorantes naturales entre lo cual se incluye el teñido de la lana con nogal. Pruebas experimentales en el laboratorio del curso de Tecnología textil de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Callao, han dado como resultado que el colorante extraído de las hojas del nogal tiñe a las fibras celulósicas (algodón) y proteínicas (Luna, 2013). Ponce Guevara (2011) indica la elaboración de tintes naturales a partir de la planta de nogal y que se usa para el teñido de la lana. Martínez (2017) presenta un workshop de teñido con colorantes naturales entre los cuales está el uso del extracto de nogal en teñido de lana en presencia de sales mordientes como el alumbre. 2.2 Marco teórico: Descripción del árbol de nogal

Nombre a lo largo del mundo:

  • Nogal (español), Walnut tree (inglés), Noyer (francés), Noce commune (Italiano), Walnussbaum (alemán). Taxonomía: Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Orden: Fagales Familia : Juglandaceae

Fig. 2 Follaje del árbol de nogal

Composición de las hojas de nogal y de sus frutos

Las hojas contienen materias tánicas, ácido pelágico y ácido gálico y, cuando están frescas juglona que es una oxinaftoquinona formada secundariamente a partir de la hidrojuglona α e inosita. En el epi y mesocarpio también hay hidrojuglona. La semilla contiene hasta 50 % de aceite (predomina el ácido linoleico) y sacarosa, dextrosa, dextrina, fécula, pentosanos, la globulina yuglansina, lecitina, ácido inositopentafosfórico Es cultivado extensivamente para la comercialización de sus frutos, las nueces, las cuales se consumen de diversas formas, desde frescas, cocinadas o en repostería. También se utilizan para extraer aceite. Es un fruto seco de alto valor nutritivo: rico en proteínas, vitaminas del grupo B, vitamina C, oligoelementos, aceites vegetales, lecitina y ácidos grasos omega 3 (poliinsaturados). La madera presenta albura de color amarillo ocráceo, muy diferente del duramen de color castaño violáceo. Tiene brillo natural destacado, de textura fina, grano crespo, veteado pronunciado y decorativo, y es semidura, con una densidad de 0,64 kg/dm, y se pule, lija y lustra con facilidad. Se usa en la elaboración de chapas finas, tornería, tallas, muebles de alta calidad, revestimientos de interiores, culatas de armas de fuego, instrumentos musicales, etc. Las hojas y frutos del nogal con no más de 72 horas después de recolectados, se emplean en tintorería artesanal para teñir de castaño la lana mordentada con sulfato de aluminio natural denominado 'iqollpa". La vestimenta andina de color castaño ha sido teñida con nogal (Ponce y Morales, 2011) Tiñe la piel, al quitar Ja cáscara del fruto del nogal, el compuesto hidroxilado incoloro que contiene, se oxida con el aire y da una quinona, la cual reacciona con los grupos activos de la proteína de la piel formando un complejo quinona-proteína coloreado. Las Naftoquinonas son colorantes naturales muy comunes, cuyo color va desde el amarillo, pasando por anaranjado, al rojo intenso.

En la serie del naftaleno se pueden obtener tres naftoquinonas cuyas estructuras se indican en la figura 3. O O 1 , 4 -Naftoquinona O O 1 , 2 - Naftoquinona O O 2 , 6 -- Naftoquinona Figura 3. Naftoquinonas Fuente: Gibaja (1988) El colorante juglona, (5-hidroxi-1,4 naftoquinona), cristales de color marrón – rojo se encuentran en las cascara de nueces verdes, así como en las hojas de nogal. en forma de leuco derivado, que se oxida con el aire en marrón oscuro. En la figura 4 se muestran los colorantes naturales color café. O O OH Juglona O O HO Lawsona OH CH 2 O O CH=C CH 3 CH 3 Lapachol Figura 4. Colorantes naturales color café Fuente: Gibaja (1988) La juglona es una naftoquinona que se encuentra en el nogal y se le considera responsable del color café de la cáscara de la nuez. Un isómero con juglona es la lawsona (2-hidroxi-1,4-naftoquinona) cristales amarillos que se aísla de la planta indiana henna ( Lawsonia blanca), que sirven para el teñido del pelo. Otro colorante isómero es el lapachol y contiene un contiene un resto de isopreno en cadena lateral. Según Gibaja (1998), la juglona se halla al estado de 4 - b-D-glucósido del 1,4,5trihidroxinafialeno (a-hidrojuglona) y como una mezcla de a- y b-hidrojuglonas, acompañado de taninos; en las hojas verdes, principalmente en la cáscara del fruto fresco

Las características físicas de la lana se indican en la tabla 1. Tabla 1. Características físicas de la lana Propiedad Característica Longitud de la fibra 30 a 400mm Diámetro 12 a 130 micras Aspecto al microscopio: Longitudinal En forma de cilindro con escamas Superpuestas Transversal Superficie elíptica Peso especifico 1,26 a 1,34 g/cm Resistencia a la rotura 1,0 a1,8 g/denier Hinchamiento en agua (% área transversal) 32 Poder aislante térmico Bueno Acción a la luz e intemperie Pierde resistencia Fuente: (Luna, 2013) Propiedades químicas de la lana Efecto de los álcalis: la proteína de la lana, que es la queratina, es particularmente susceptible al daño de álcalis. Por ejemplo, soluciones de hidróxido de sodio al 5%, a temperatura ambiente, disuelven la fibra de lana. Efecto de los ácidos : la lana es resistente a la acción de los ácidos suaves o diluidos, pero en cambio los ácidos minerales concentrados, como el ácido sulfúrico o el nítrico provocan descomposición de la fibra. Sin embargo, soluciones diluidas de ácido sulfúrico son usados durante el proceso industrial de la lana, para carbonizar la materia vegetal adherida a las fibras. Efecto de los solventes orgánicos: la mayoría de los solventes orgánicos que se usan para limpiar y quitar manchas de los tejidos de lana, no dañan las fibras de lana. Propiedades biológicas de lana Microorganismos : la lana presenta cierta resistencia a las bacterias y los hongos; sin embargo, estos microorganismos pueden atacar las manchas que aparecen en la lana. Si

la lana es almacenada en una atmósfera húmeda, aparecen hongos, que incluso pueden llegar a destruir la fibra. Por otra parte, las bacterias que producen podredumbres pueden destruir la fibra, si la lana permanece mucho tiempo en humedad y polvo. Insectos : como la lana es una proteína, puede ser considerada un producto alimenticio para distintos tipos de insecto, como las larvas de la polilla de ropa y del escarabajo de las alfombras son los predadores comunes de la lana; se estima que estos insectos pueden dañar gran cantidad de kilos de tejido de lana. Po eso, se recomienda proteger la lana contra estos insectos, fumigando los tejidos de lana con insecticidas. Los procesos a los cuales se somete la lana para poder teñirla o utilízala son: Lavado que se realiza con agua caliente, para poder extraer todos los restos orgánicos que se han adherido a ella. A continuación, se golpea para que así se aflojen las impurezas, una vez finalizado, se enjuaga con agua fría. Secado que se realiza sobre una superficie plana donde puede colgarse al aire libre, o utilizando una máquina secadora. Cardado : es el proceso mediante el cual las fibras de la lana se ordenan paralelamente, esto nos permite poder mantener la forma de las prendas una vez utilizada y lavada. Puede hacerse de manera manual peinando de manera repetida la lana con cardas o un cepillo especial para ello o con una máquina cardadora. Hilado de la lana : consiste en torcer las fibras de lana escarmenada hasta obtener un hilo del grosor que queramos. Bien puede realizarse con un huso, instrumento tradicional o rueca, máquina artesanal. Madeja : una vez que la lana está hilada se recoge en vueltas iguales con un aspa, para así crear una madeja. Ésta se vuelve a lavar con jabón y así eliminamos cualquier tipo de residuo que haya podido quedar en la lana. Una vez finalizado este lavado, se puede utilizar para su teñido. Teñido de la lana : se selecciona el color deseado para lo cual hay que hervir el agua con el colorante disuelto previamente y se introduce la lana de oveja; para su teñido. Después de un período de cocción, se agrega la sustancia que fije el color como sal, vinagre, etc. (Obando,2013). Estructura de la fibra de lana de oveja