INTRODUCCION

FIBRAS SINTETICAS

Las fibras sintéticas son filamentos continuos de polímeros termoplásticos de alto peso molecular obtenidos por  procesos de síntesis química a partir de productos producidos en la industria petroquímica. A diferencia de las regeneradas, estas fibras no se recuperan de un producto original, sino que se las fabrican de uno nuevo. Ambas constituyen el grupo de las fibras artificiales.

POLIMEROS POR POLICONDENSACION

Obtenidos por la unión de los monómeros con pérdida de agua en la formación del polímero. Constituyen las fibras con más difusión dentro de las sintéticas, y son:

POLIESTER

Desde la primera década del siglo XX, comenzaron las investigaciones para la obtención de una fibra sintética de poliéster, pero recién en 1945 se patenta una fibra sintética de poli(etilentereftalato)(PET) y comienza diez años más tarde la producción industrial a partir de etilén glicol y dimetil tereftalato por trans-esterificación, bajo el nombre comercial de Terylene (ICI). Años después se comercializa la segunda fibra comercial bajo el nombre de Dacron (DuPont). La evolución hacia otros polímeros poliestéricos ha sido lenta y con resultados acotados. Así surgió la poli (1,4-cicloexadimetilentereftalato) (Eastman, 1958) y más recientemente poli (butilentereftalato) (PBT, 1974). Las fibras de poliéster se utilizan en forma de filamento continuo o cortadas. Debido a las excelentes propiedades de la fibra poliéster, se emplean también mezcladas con fibras naturales (algodón, lana, lino), artificiales (rayón viscosa, acetato y triacetato) y otras fibras sintéticas (acrílicas).

POLIAMIDA

La investigación y desarrollo sobre la obtención de una fibra de poliamida, se remonta a las primeras décadas de 1900. El descubridor de la primera de ellas fue Wallace Hume Carothers en 1935, patentado en 1938 bajo el nombre comercial Nylon (DuPont). Se obtuvo por el método de condensación del ácido hexanodioico con hexametilendiamina. La cantidad de átomos de carbono en las cadenas de la amina y del ácido se indican detrás de las iniciales de poliamida, en este caso es PA 6.6.
Una excepción a los polímeros de policondensación que conforman este grupo, la constituye otra poliamida: PA 6, que es obtenida por poliadición, a partir de caprolactama, descubierta por Paul Schlack in 1938, comercializada recién en 1952 bajo la marca registrada Perlon (Bayer).
En las siguientes décadas se desarrollaron nuevos tipos de fibras poliamídicas (PA 6.10, PA 6.12, PA 11, PA 12, y copolímeros de PA 6 y 6.6). Las nuevas características técnicas en cuanto a las propiedades de la fibra de poliamida, generaron nuevos usos en diversos mercados.

POLIMEROS POR POLIADICION

Obtenidos de monómeros que poseen dobles enlaces en sus moléculas y cuya ruptura hace posible la unión de dichas moléculas entre si. Las fibras más importantes comercialmente son:

ACRILICAS

Las fibras de poliacrílicas o fibras acrílicas (como se las conoce habitualmente) son fibras sintéticas obtenidas por polimerización de adición del monómero acrilonitrilo. Este fue descubierto en 1893 en Alemania. Los trabajos de desarrollo más importantes fueron llevados a cabo por W. H. Carothers y su equipo en la compañía DuPont. Recién en 1929 se patentó este polímero y no fué hasta 1944 que DuPont anuncia el desarrollo de la fibra acrílica. Seis años más tarde inicia la producción comercial con el nombre de Orlon.

Al principio, las fibras elaboradas con 100 % de acrilonitrilo, presentaban una estructura interna compacta, con una alta orientación estérica, que hacía imposible teñirla. El problema fue resuelto por la incorporación de hasta un 15 % de otros monómeros, para conformar copolímeros que producen una estructura más abierta, lo cual permite la tintura en forma exitosa.

Las propiedades fisicoquímicas de las fibras acrílicas, permiten obtener productos textiles con buena resiliencia, retención de pliegues, recuperación de arrugas, fácil cuidado y propiedades wash and wear. Estas propiedades solo son superadas por las fibras de poliéster.

ELASTANO

Las fibras de elastano o fibras de poliuretano, son fibras sintéticas de un polímero termoplástico basado en la reacción de un diisocianato con un alcohol alifático. Los trabajos de investigación comenzaron en Alemania a mediados del siglo XIX, pero recién un siglo más tarde Otto Bayer (IG Farben, 1937) logra la primera síntesis de laboratorio de un poliuretano, que es patentado ese mismo año. Tres años más tarde se comienza con la comercialización de la fibra con los  nombres de Igamid y Perlon. Casi 20 años después la firma DuPont lanza al mercado fibras de poliuretano denominadas genericamente como spandex o fibras de elastano.
Los poliuretanos también pueden generar polímeros rígidos (espumas, plásticos) que no tienen aplicación como fibras textiles. En cambio los poliuretanos flexibles, se clasifican como elastómeros, que son aquellos polímeros que desarrollan un comportamiento elástico. Pueden ser tanto termoplásticos como termoestables, ya que la elasticidad depende de los enlaces covalentes del polímero (resilencia) y la capacidad de las largas cadenas moleculares, de acomodarse por si mismas, bajo los efectos de una tensión  externa (estiramiento). Las fibras de poliuretano flexible, pueden alargarse desde una décima parte de su longitud sin tensión hasta siete veces dicha longitud.

NYLON

Nylon

Es una fibra química textil sintética, obtenida a partir de derivados de productos petrolíferos y aceites, que generan un monofilamento continuo, resistente y ligero con el que se fabrican los tejidos.

Una poliamida es un tipo de polímero que contiene enlaces de tipo amida. Las poliamidas se pueden encontrar en la naturaleza, como la lana o la seda, y también ser sintéticas, como el Naylon o el Kevlar. Se designan con las siglas PA.

La poliamida más conocida es el nylon, un sólido opaco, blanco, que puede presentarse de diferentes formas aunque los dos más conocidos son la rígida y la fibra. Es duro y resiste tanto al rozamiento y al desgaste como a los agentes químicos.

Historia

Fue la primera fibra sintética y la primera originada en USA, el descubrimiento del Nylon no se planeaba sino que fue resultado de un programa de investigación fundamental diseñado para ampliar el conocimiento básico de la forma en la que las moléculas pequeñas se unen para formar moléculas gigantes (polímeros) y fue realizado por Wallace Carothers.

En 1928 la compañía Du pont decidió establecer un programa de investigación básica. Cualquier cosa que se descubriera se utilizaría en la compañía; este era un medio de diversificación. El lema de Du pont es “Mejores cosas para una vida mejor a través de la química”. Du pont contrato al Dr. Carothers quien había investigado sobre altos polímeros para encabezar a un grupo de científicos.

Estas personas crearon muchos tipos de polímeros empezando con moléculas simples y construyendo largas cadenas de moleculares. Uno de los asistente de Carothers noto que cuando sacaba una varilla de vidrio de uno de los destiladores de poliéster, la solución se adhería a ella, estirándose y formando un filamento sólido. El filamento podía estirarse aún más y no recuperar su longitud original. Esto animo al grupo para concentrarse en fibra textiles. Los filamentos de poliéster no tenían ciertas características deseables en ese momento y decidieron desarrollar las poliamidas que presentaban menores problemas.

El descubridor del nailon y quien lo patentó por primera vez fue Wallace Hume Carothers. El descubrimiento fue el día 28 de febrero de 1935, pero no fue patentado hasta el 20 de septiembre de 1938 (U.S. Patents 2130523, 2130947 y 2130948). A la muerte de éste, la empresa dupont conservó la patente. Los Laboratorios DuPont, en 1938, produjeron esta fibra sintética fuerte y elástica, que reemplazaría en parte a la seday el rayón

En 1939, Du pont fabricaba el Nylon 6,6 se presentó al público para medias para damas con éxito instantáneo. Se escogió para la fibra el término Nylon.

Obtención

Las fibras manufacturadas sintéticas tienen su origen en los monómeros de las industrias del carbón y petróleo que, después de su trasformación desembocan en la formación de polímeros que no tienen ninguna relación con los elementos de partida.

Básicamente dos mecanismos de reacción química se emplean para la síntesis de estas fibras:

Poli condensación: donde dos moléculas del mismo o diferente tipo son unidas para formar macromoléculas. Como productos secundarios de esta reacción se obtiene agua, ácido clorhídrico o alcohol.

Algunos de los monómeros mas utilizados son:

·      Diacidos alifáticos HOOC-R-COOH (utilizado para el nylon 6,6)

·      Diaminas alifáticas NH2-R-NH2 (utilizado para el nylon 6,6)

·      Aminoácidos alifáticos H2N-R-COOH (utilizado para el nylon 6)

·      Diacidos aromáticos HOOC-AR-COOH (utilizado para el poliester)

·      Dioles(alcoholes bifuncinales) HO-R-OH (utilizado para el poliéster)

Poliadicion: en esta operación se unen varias moléculas y redistribuyen los enlaces de valencia en los monómeros, sin embargo no existe remoción de productos secundarios.

En las cadenas macromoleculares de las poliamidas se suceden los grupos amida, de os que un minimo del 85% están unidos a radicales lineales o cíclicos.

Ø  Poliamida 6,6: obtenida por condensación de la hexametilamida y el acido adipico, que le otorgan a la molecula 12 atomos de carbono en cada unidad de repetición, de ahí el nombre. Se comercializa bajo los nombres de antron, blue c, cantrece, celanse  Phillips, enka nylon.

Ø  Poliamida 6:es una poliamida semi cristalina, obtenida de la caprolactana( esta tiene 6 atomos de carbono de ahí el nombre).

 propiedades físicas y químicas

ü  No se pudren

ü  Resisten al moho

ü  No son atacadas por los insectos

ü  Presentan bajo encogimiento al lavado y resisten los lavados a alta temperatura.

ü  Tienen una elevada resiliencia por lo qu los tejidos no se arruguen.

ü  Presentan elevada resistencia a la abrasión y a la tracción.

ü  Se cargan mucho de electricidad estática

ü  Resisten poco a las exposiciones prolongadas de la luz solar.

solubilidad

 vistas 

 hilado 

La hilatura por fusión es definitivamente preferible, pues implica una simple transformación del estado físico, sin embargo, solo se puede aplicar a polímeros que tienen una temperatura de fusión(PA6,PA6,6, PES,PP), mientras que la hilatura por solución se utiliza cuando los polímeros se degradan a una temperatura inferior a la temperatura de fusión(fibras de celulosa, PAN). El polímero extruido, debido a su rápido enfriamiento, se transforma directamente en un filamento mientras la forma  de la sección transversal resultante de la geometría de filamento se mantiene sustancialmente sin cambios.

Usos y aplicaciones

Hoy, el nylon es uno de los muchos productos de polímeros de uso diario común en todo el mundo. Es la fibra que más emplea en los Estados Unidos, ya que es tan versátil y relativamente fácil de hacer que puede ser usada tanto en el campo del vestuario como en la fabricación de artículos de aplicación técnica. Una de sus variedades, el NOMEX, se emplea en la fabricación de trajes espaciales, bomberos, usos militares.

Las aplicaciones más importantes de los homopolímeros se encuentran en el campo de la ingeniería mecánica. Aplicaciones bien establecidas son las siguientes: asientos de válvulas, engranajes en general, excéntricas, cojinetes, rodamientos, etc. Las piezas de nylon pueden funcionar frecuentemente sin lubricación, son silenciosas, pudiendo en muchos casos moldearse en una sola pieza evitándose el ensamblado de las diferentes piezas metálicas o el uso de máquinas caras con la consiguiente pérdida de material.

MODACRILICAS

Modacrilicas

Las fibras modacrílicas son fibras acrílicas modificadas. Se elaboran también con acrilonitrilo, pero tienen una cantidad más alta de otros polímeros que se agregan para constituir los copolímeros.

OBTENCION 

 HISTORIA 

 En los Estados Unidos, la producción de fibras mod acrílicas se inició en 1949 con el Dynel fabricado por Union Carbide Corp. La producción de Dynel se descontinuó en 1977, en 1971, Monsanto inició la producción de modacrílicas SEF.

Las modacrílicas no resisten la combustión y es mu y difícil que se enciendan, se auto extinguen y no gotean. Esta innata resistencia a la flama las hace convenientes para aquellas aplicaciones en que debe cumplirse la reglamentación establecida por la ley sobre telas inflamables de los Estados Unidos.

Las fibras modacrílicas se usan ampliamente en ropa de dormir para niños, cortinas de fabricación especial, imitación de pieles y pelucas.

La tabla siguiente nos sirve para las fibras acrílicas y las modacrílicas compara las propiedades de las fibras acrílicas y la lana que están relacionadas con el cuidado y conservación de las prendas.

   Producción.

Las fibras modacrílicas se producen por polimerización de dos componentes, disolviendo el copolímero en un químico adecuado (acetona), bombeando la solución a una columna de aire caliente y estirando las fibras en caliente.

PROPIEDADES

Estructura física.

Las fibras modacrílicas son de color blanco crema y se producen en forma de cable de filamentos continuos o fibras cortas. Pueden ser de sección transversal en forma de hueso o irregular. Pueden obtenerse en diversos deniers, longitudes, grados de ondulación y potenciales de encogimiento, según los diversos fabricantes.