ELABORACION DE FIBRAS SINTETICAS

INTRODUCCIN

El objetivo de este trabajo es obtener datos sobre las fibras sintticas y, en especial, sobre los polmeros que los forman. El trabajo est estructurado de tal forma que primero se da una definicin de fibra sinttica, de donde se obtienen etc y despus se detalla cmo se fabrican y los materiales que se usan.

FIBRAS SINTTICAS. DEFINICIN Las fibras son hebras largas y finas parecidas a cabellos que se emplean para fabricar tejidos. Se designan como fibras sintticas aquellas que se obtienen por procesos qumicos de polirreaccin a partir de sustancias de bajo peso molecular por va puramente sinttica, es decir, in vitro, sin intervencin de la Naturaleza. Estas fibras, junto con las llamadas fibras artificiales (o semisintticas o regeneradas), que se obtienen por transformacin qumica de productos naturales fibrosos, se engloban bajo la designacin general de fibras qumicas. Las fibras sintticas pertenecen al grupo de las materias termoplsticas. Existen tres tipos de fibras sintticas: las primeras proceden de una sustancia conocida como celulosa, que se encuentra en las plantas; la segunda procede principalmente del petrleo y la tercera se obtiene a partir de minerales. Orgnicas: poliamidas; polisteres; polialcoholes; fibras de aramida; etc La mayora de las fibras sintticas orgnicas se utilizan en la industria textil. Recientemente se han desarrollado algunas fibras sintticas orgnicas, como las fibras de aramida, las fibras a base de poliolefinas y las fibras de carbono o de grafito, que fabricados con pequeos dimetros poseen excelentes caractersticas en cuanto a aislamiento y resistencia trmica; por ello se utilizan cada vez ms en sustitucin de las fibras minerales naturales o artificiales. Inorgnicas: fibras de carbn y de acero

FABRICACIN

Para la obtencin de fibras sintticas son apropiados solamente los altos polmeros lineales o poco ramificados, ya que las macromolculas tridimensionales son duras y rgidas y por ello inadecuadas para fines textiles por la dificultad de su hilatura. Pero tampoco cualquier polmero lineal es apto para su elaboracin en fibras, ya que stas deben poseer ciertas caractersticas tecnolgicas, como elasticidad, alargamiento, fcil pigmentacin o teido, estabilidad a los agentes qumicos, atmosfricos y biolgicos y resistencia suficiente a la traccin, al pliegue y al roce, que no poseen todos los productos macromoleculares lineales. Por ejemplo, la primera fibra sinttica fue obtenida en 1927 por Staudinger estirando en forma de hilos polioximetileno reblandecido por el calor; este producto resulta de la polimerizacin del formaldehdo: (-CH2-O-) n y est formado por cadenas macromoleculares lineales agrupadas paralelamente al eje de la fibra; Sin embargo, no tiene las caractersticas apropiadas para su uso con fines textiles. El grado de polimerizacin (o el peso molecular) de las materias termoplsticas base debe quedar, para cada tipo de fibra sinttica, dentro de ciertos lmites que no pueden ser sobrepasados sin perder sus cualidades textiles. Por debajo de un cierto valor del grado de polimerizacin las fibras resultantes son poco resistentes e inelsticas, y por encima de un valor lmite de aqul las fibras son muy difciles o imposibles de elaborar. El lmite inferior del peso molecular para la formacin de fibras viene determinado no por la longitud absoluta de las molculas, sino por el nmero e intensidad de los enlaces de valencia secundarios (puentes de hidrgeno, fuerzas de Van der Waals, etc.), estos enlaces son relativamente dbiles. Las fibras sintticas, a consecuencia del estirado y tensin a que han sido sometidas durante su fabricacin, presentan zonas amorfas y zonas cristalinas formadas por agrupacin paralela de las macromolculas lineales, orientadas por las fuerzas directrices.

Estas zonas cristalizadas, de alto grado de ordenacin, son las que dan consistencia a la fibra. Cuanto mayor es el nmero de puntos de contacto de los segmentos macromoleculares paralelos, tanto mayor es su cohesin por fuerzas de valencia secundarias y, consecuentemente, ms alta ser la resistencia de la fibra a la traccin y al desgarre. En polmeros poco cristalizados, o de cadenas cortas, hay que separar pocos puntos de cohesin intermoleculares en el desgarre de la fibra; en cambio, para romper una fibra de alto grado de cristalinidad, o de cadenas largas, han de escindirse un nmero grande de puntos de contacto. Rotura de fibras con pocos y muchos puntos de cohesin intermoleculares. Sin embargo, aunque en general es deseable una alta ordenacin, el nmero de zonas cristalinas no debe ser excesivo, ya que entonces la fibra se vuelve rgida y quebradiza.

Para la fabricacin de las fibras sintticas se usan diversos mtodos; con los polmeros solubles en agua o en disolventes orgnicos, como el alcohol polivinlico, el cloruro de polivinilo posclorado, el poliacrilnitrilo y los copolmeros de PVC, puede efectuarse un hilado en seco o en hmedo, como en el caso de las fibras regeneradas, y en los polmeros insolubles las fibras se elaboran por hilado en fusin, es decir, por extrusin de la masa fundida a travs de finos orificios. Para eliminar tensiones internas de las fibras, producidas durante la fabricacin o moldeo, se efecta una termo fijacin, que consiste en someter los hilos en seco o en hmedo, de uno a tres minutos, a la accin del calor; con esto se escinden los enlaces intermoleculares en tensin, adquiriendo las molculas por deslizamiento una posicin normal, relajada, adaptada a la nueva forma. A causa de la polimolecularidad de estos productos, las fibras sintticas no presentan un punto de fusin definido, sino una zona de fusin ms o menos amplia, que depende de mayor o menor uniformidad (curva de reparto) de los polmeros homlogos constituyentes. Aparte de esta zona de fusin, en la que se produce un cambio brusco de las propiedades trmicas del polmero fibrilar, como calor especifico, entalpa, coeficiente de dilatacin y densidad, y que podramos designar como zona de transicin de primera especie, existe una zona de transicin de segunda especie, situada por debajo de aqulla, en la que tiene lugar un nuevo cambio brusco del calor especfico y del coeficiente de dilatacin, variando en cambio poco la entalpa y la densidad del polmero. Ambas temperaturas se caracterizan por un cambio de las posibilidades de movimiento de las macromolculas. Estas pueden efectuar movimien-tos de traslacin y rotacin de toda la cadena (movimiento macro browniano) y movimientos de las unidades monmeras o de segmentos moleculares (movimiento micro browniano). Por encima de la temperatura de fusin hay libertad para ambos tipos de movimiento, pero por debajo de ella desaparece el movimiento macro browniano, quedando slo el micro browniano de los monmeros o segmentos moleculares, el cual a su vez cesa por debajo de la temperatura de transicin de segunda especie. El intervalo trmico entre ambos puntos de transicin viene caracterizado por un estado semifluido inetastable de la sustancia, similar a la estructura de un lquido subenfriado. En las cercanas del punto de transicin de segunda especie, la fibra puede ser estirada de nuevo, producindose una orientacin adicional de sus macromolculas que lleva consigo un aumento extraordinario de su consistencia. Este estiraje en fro se hace, por ejemplo, con las fibras de poliamida y polister. Grado de orientacin de las molculas lineales antes y despus del estirado en fro. Los polmeros fibrilares sintticos se pueden obtener por tres distintos tipos de polirreaccin: polimerizacin, policondensacin y poliadicin. Por polimerizacin se obtienen las fibras acrlicas, olefnicas, del tetrafluoretileno, las de los derivados vinlicos y copolmeros. Por policondensacin se obtienen las fibras de poliester y de poliamida, y por poliadicln las fibras de polioximetileno, polioxietileno y poliuretano. De todas estas fibras, las de mayor importancia tcnico-textil son las acrlicas, poliamdicas y de polister. Las materias primas para la fabricacin de las fibras sintticas son el carbn, el petrleo y los gases naturales. De ellos se obtienen por procesos fsico-qumicos (destilacin, extraccin,

craques, etc.) las sustancias orgnicas monmeras que sirven de punto de partida para obtener, por los distintos tipos de polirreaccin, las fibras sintticas.

PRODUCCIN DE FIBRAS.

La produccin mundial de fibras industriales alcanz un mximo de 23.800 miles de t. durante el periodo 1965-66, pero en el periodo siguiente, por un retroceso en la produccin de algodn, disminuy en un 2%, volviendo a subir en el periodo 1967-68. La fibras ms producida, en peso, es el algodn, que representa aproximadamente el 45% del total. Junto con las otras principales fibras naturales como la lana, seda, lino, camo y yute, supone las tres cuartas partes de la produccin mundial; el 25% restante est cubierto por las fibras artificiales que en 1961 suponan slo el 17% del total. Durante los aos 1965 y 1966 el aumento de produccin de fibras artificiales ha sido de un 8% anual, alcanzando 5.838 miles de t. en 1966. El rayn contina siendo la fibras. de mxima produccin dentro de las artificiales, pero debido al gran incremento en la de fibras sintticas ha pasado de representar en el ao 1961 las tres cuartas partes de la produccin de fibras artificiales a menos de las tres quintas partes en 1966. La produccin de fibras sintticas en el ao 1966 fue de 2.500 miles de t., dos veces mayor que en 1961. Los programas de ampliacin de los fabricantes de fibras sintticas en el mundo son enormes. Se estima una capacidad de produccin de hilados de este tipo de 4.500 miles de t. a finales de 1968, llegando a superar en una dcima parte la produccin de rayn. El 46,5% de la produccin mundial de fibras sintticas es de niln; el 26,5% corresponde a las de polister; el 18,5% a las acrlicas y el 9,5% al resto.