fibras celulósicas (1)

Fibras celulósicas

Fibras celulósicas • Origen vegetal (lino, algodón, cáñamo,

yute ,etc.)

• Se obtienen por recolección y generalmente son fibras blandas : pueden usarse directamente para obtener hilos.

• Celulosa regenerada: se prepara disolviendo y volviendo a solidificar la celulosa ( de fibras duras)

• Ambas son de estructura química similar ,pero difieren en sus propiedades químicas.

Fuentes de Fibras Celulósicas • Fibras de Semillas:

▫ Las fibras como el algodón contienen celulosa junto con otras sustancias no celulósicas (4-12%).

▫ La purificación es más simple que otras fibras celulósicas.

▫ Otras fibras de semillas son el kapok y el algodón bombax. Estas fibras contienen 55-65% de celulosa.

Fuentes de Fibras Celulósicas • Fibras Bastas

▫ Son fibras bastas y largas de la corteza de varias plantas que fortalecen el tallo de la planta.

▫ Incluyen al lino, cáñamo, yute, ramio, kenaf, etc.

▫ Las fibras están unidas con una goma natural en la estructura de la planta. Se separan por el proceso de enriamiento.

Fuentes de Fibras Celulósicas • Fibras de Hojas

▫ Incluyen a las fibras de sisal, cáñamo, abacá de manila.

▫ Las fibras se extienden longitudinalmente a lo largo de la hoja y la fortalecen.

▫ Se separan de la hoja por rascado ya que no hay material de unión entre el tejido y las fibras. Esto se conoce como descortezamiento.

Fuentes de Fibras Celulósicas • Fibra de Fruta

▫ Los pelos del coco que protegen la fruta para su desarrollo se pueden usar como fibras.

▫ Luego de la remoción de la fruta, las fibras pueden extraerse, enriarse y procesarse.

Estructura de la celulosa

La celulosa es un polisacárido formado por anillos de glucosa, unidas con enlace tipo beta muy estables teniendo como grupo reactivo a los radicales OH (grupo oxhidrilo).

O

CH 2

OH

H

H

-

OH

H

H

OH

H

•-

O

O

CH 2

OH

H

-

OH

H

H

-

O O

H H

OH

Estructura Fibrilar de la Celulosa • Las moléculas de celulosa se unen para

formar una fibrilla elemental de cerca de 4 nm de ancho, 3 nm de espesor y 10 nm de largo.

• La fibrilla está unida por 3 fuerzas diferentes.

▫ Los enlaces covalentes en dirección longitudinal.

▫ Los enlaces puente hidrogeno entre el oxigeno y el carbono 3 o 6.

▫ Las fuerzas de dispersión entre las finas láminas perpendiculares a los anillos.

Estructura Fibrilar de la Celulosa

Estructura Fibrilar de la Celulosa • En la fibrilla o microfibrilla, las cadenas

están orientadas de forma ordenada y densa, denominada “región cristalina”.

• En la otra región la estructura es más abierta y el empaquetado irregular y sin suficientes fuerzas cohesivas. Esta es la “región amorfa”.

• Esta región es más importante para las reacciones químicas de la celulosa.

Estructuras Cristalinas y Amorfas

Capilaridad de la Estructura de Celulosa • La facilidad que tiene la celulosa de

participar en una reacción química, tintura o modificación depende del acceso que tiene la fibra al compuesto químico.

• El capilar o estructura porosa de la celulosa el la característica estructural más importante para la difusión de las moléculas para una mayor reacción.

• Estos se desarrollan de discontinuidades en el empaquetado molecular.

Capilaridad de la Estructura de Celulosa

Propiedades de las fibras celulósicas

• Buena absorbencia hidrofilidad

• Buena conducción del calor frescos

• Soporta altas temp. Permiten someterlas a tratamientos de alta temperatura

• Buen conductor de la electricidad No acumula estática

• Baja recuperación forma arrugas rápidamente

• Inflamabilidad se inflama con mucha facilidad

Algodón : Fibra celulósica

Es una fibra natural, celulósica, se extrae de las plantas algodoneras que botánicamente pertenecen al género gossypium barbadence de la familia de las malváceas. Son plantas herbáceas, cuyo fruto es una ampolla ovoide que se denomina cápsula o nuez y que contiene numerosas semillas negras cubiertas de largos filamentos que constituyen la fibra textil.

α y β Celulosas:

Estructura morfológica

La fibra se presenta como una cinta con muchas vueltas sobre su eje cuando es vista bajo el microscopio longitudinalmente, y presenta una forma de oreja cuando se toma su vista transversal.

Partes de la fibra

• Cutícula que protege a la fibra: ceras, grasas, y aceites que la hacen repelente al agua.

• Pared primaria compuesta por pectinas, aminoacidos, etc.

• Pared secundaria que consta de fibrillas celulósicas, responsable de la tenacidad transversal. Es la parte de defensa de la fibra, muy resistente a los ácidos.

Partes de la fibra

El lúmen o canal hueco que recorre la fibra en su longitud. Es el canal cuyo diámetro varía de acuerdo a la madurez de la fibra.

Morfología de la fibra

La fibra de algodón está formado por anillos de

glucosa unidos por átomos de oxígeno en sus

carbonos 1 y 4. Esto le permite formar puente de

hidrógeno con cadenas contiguas de celulosa. La

parte en que las cadenas son capaces de formar

estos puentes hidrógeno se llaman cristalinas y

son difíciles de penetrar, las que están muy

distantes para formar estos enlaces se conocen

como partes amorfas y es allí donde el agua

puede llegar muy fácilmente.

El Algodón

Composición química

• celulosa 85,5%

• aceites y ceras 0,5%

• proteínas, pectosas y pigmentos 5%

• compuestos minerales 1%

• humedad 8%

Propiedades físicas

Longitud : 3,5 cm peruano, mientras más larga mejor calidad

Finura : 1,5 – 2,2 denier

Color : Blanco amarillento ( se debe a pigmentos naturales ,

depende de la variedad)

Brillo: Cuanto mas maduro más brillo

Comportamiento frente:

Al agua : no la perjudica

Al calor: soporta hasta 160 ºC, luego se amarillea y sobre 240 ºC

se quema

A los ácidos: los inorgánicos concentrados la disuelven

A los álcalis: no los dañan, se usan para tratamientos

Peso en gramos de 9000 m de

hilo o fibra

Propiedades físicas

LONGITUD Cuanto más larga sea la fibra, es más fina.

FINURA Es la fibra celulósica que proporciona los hilos más finos.

BRILLO Cuanto más maduro es más brillante y más suave.

COLOR Depende de la zona de donde proviene puede variar desde

los blancos cremosos hasta rojizos.

MADUREZ Es la propiedad fundamental de la fibra ya que la fibra

madura proporciona buenos hilos.

HIGROSCOPICI

DAD

El algodón llega a absorber de 7 – 8.5% de humedad.

FLEXIBILIDAD Es muy flexible y permite confeccionar hilos muy

flexibles.

RESISTENCIA Es una fibra muy resistente

ELASTICIDAD Es una fibra muy elástica.

Propiedades químicas

Comportamiento frente al

agua

No lo perjudica ni la ebullición

ni en temperaturas cercanas a

180°C..

Comportamiento frente al

calor

Soporta muy bien hasta 160

°C, a más se amarillea y a

240°C se quema.

Comportamiento frente a

los álcalis

No degradan al algodón y se

utilizan mas bien para su

tratamiento.

Comportamiento frente a

los ácidos

Los inorgánicos concentrados

lo destruyen, se puede usar

ácidos orgánicos o inorgánicos

muy diluidos.

Variedades comerciales

• Algodones Norteamericanos: los de aquella procedencia, muy cotizados por ser de fibra larga, aproximadamente de 35 a 50 mm.

• Algodones Sudamericanos: representados por

gossypium Peruvianum y los algodones brasileños, de color blanco y blanco cremoso, de textura más áspera; pero más finos, de longitud muy variable

• Algodones de la India: Existen muchas variedades y debido a su medio ambiente no es posible conseguir algodones de buena calidad, son de fibra corta, muy sucios, de color amarillento y ásperos al tacto

• Algodones de Egipto: Uno de los mejores algodones, son muy resistentes, sedosos y de color blanco cremoso.

Variedades peruanas

PIMA TANGÜIS

FIBRA EXTRA LARGA LARGA

LONGITUD (mm) 38,10 a 41,27 29,36 a 32,54

RESISTENCIA

(Pressley) 92,5 a 100 86 a 88

FINURA (Micronaire) 3,3 a 4,0 4,6 a 5,8

COLOR BLANCO CREMOSO BLANCO

Fibras de celulosa regenerada: rayón viscosa

Fibras de celulosa regenerada: acetato de celulosa

Son ésteres de celulosa

Los grupos acetilos no forman enlaces hidrógeno,

por el contrario se repelen.. menos absorbente

Fibras de celulosa regenerada: lyocell

Diagrama de las capas de la pared celular de una fibra de algodon

El Lino

El Lino

• Es una planta propia de los países mediterráneos.

• Su cultivo es reducido, ya que necesita un clima templado.

• Sus fibras alcanzan longitudes de 50-100 cm.

Proceso Productivo del Lino

• El cultivo se realiza en zonas templadas o calurosas y dura de 100 a 120 días.

• La recolección se hace a mano o con cosechadora, dejando secar la planta en la propia tierra durante unos dias.

Proceso

• Jalado: La planta se cosecha totalmente para obtener el largo total de la fibra.

• Limpieza: Para separar la hoja del tallo.

• Enriado: Se sumergen los tallos en agua durante varios días para disolver el núcleo, no aprovechando el tallo. La otra forma es la de colocar el lino en tanques de agua tibia y dejarlo por varios dias.

Características

• Agramado y Espadillado: Se golpean los tallos y separan las fibras de lino de las partes leñosas. Las fibras de alrededor de 45 a 90 cm se reducen a 10 a 25 cm de longitud.

• Rastrillado: Permite separar la corteza de las fibras de lino.

Propiedades del Lino

• Absorción de humedad: Absorbe agua muy rápido, también la libera muy rápido. Significa que es muy cómoda cuando hace calor ya que regula la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el ambiente. Es decir el micro-clima entre el cuerpo y la ropa.

• Aislamiento térmico: No atrapan mucho aire por lo tanto brindan frescura en climas cálidos.

Propiedades del Lino • Aislamiento Térmico: Las fibras de lino no

atrapan el aire, por lo tanto brindan frescura, lo cual es una ventaja en climas cálidos.

• Resistencia: El lino es una fibra resistente y la resistencia aumenta cuando en húmedo. La tela es muy durable, tiene un alto valor de tenacidad.

• Baja carga estática: La fibra siempre contiene cierta humedad por lo que la carga estática es casi inexistente.

Propiedades del Lino

• Resistencia al Ensuciamiento: El lino tiene una superficie lisa y poco brillo, lo cual quiere decir que no se ensucia fácilmente.

• Soporta altas temperaturas sin riesgo de destruirse, una tela de lino puro puede hervirse a 95°C.

Otras Propiedades

• La baja extensibilidad y elasticidad de la fibra de lino, indica que la tela se arruga fácilmente. Pero esta propiedad también la hace adecuada para las correas de un paracaídas.

• Las fibras de lino son más tiesas y duras que el algodón, son menos flexibles.

• Las propiedades pueden mejorarse por el acabado, tal como la resistencia a las arrugas, a la flama y repelencia al agua.

El Yute

Definición

• El yute es una planta herbácea fibrosa, de la familia de las Malváceas, cultivada en regiones tropicales por sus fibras, ya que estas son de sección poligonal y resisten mal el calor húmedo.

Proceso de Producción

• Desde fines de febrero hasta principios de junio, se efectúa la siembra. Transcurridos tres o cuatro meses, la planta florece y, un mes más tarde, la semilla alcanza su madurez. Se cosecha cuando aparecen los frutos. Se cortan los tallos cerca del suelo, se atan en fajos y se dejan unos días para que se sequen. Después de quitar las hojas y las ramas, se disponen los fajos para el enriado en agua corriente y estancada pero limpia.

Proceso de Producción

• Cuando la temperatura del agua alcanza unos 30º, el enriado se completa a las dos o tres semanas.

• Las fibras poco enriadas son pegajosas y difíciles de hilar; el yute demasiado enriado es de poco valor y no tiene brillo. Se separan las fibras de los tallos mojados, se lavan para desprender la corteza adherida y se extienden para su secado.

Proceso de Producción

• Los manojos se doblan por el centro y se comprimen en balas, con lo que el yute queda listo para su transporte y exportación.

• Usos: Se tejen arpilleras para sacos, embalajes, cinchas y cordelería. También esteras, tapices y tejidos para alfombras.

• Composición química: Celulosa, lignina, pentosas y ceras.

El Cañamo

Definición

• El cáñamo se considera la fibra textil de origen vegetal más larga, suave y resistente. Se obtiene de una planta llamada Cannabis Sativa, de la cual se extrae una fibra de color amarillo grisáceo similar a la fibra del lino pero mas gruesa y resistente.

• Las fibras del cáñamo son más largas y menos flexibles que la del lino y, por lo general, es de color amarillo.

• Es poco elástica buena conductora del calor.

• Usos: Ropa, comida, casa, muebles, aceite nutritivo, forraje para animales, biomasa para calefacción, jabón, champú, esteras, sacos, aislantes, plásticos, fieltros, pinturas y barnices, combustibles y lubricantes, lomas, bolsas, suelas, cuerdas, calzado, redes de pesca, etc.

• Composición química: Celulosa, ligninas, pectinas, ceras y hemicelulosa.

El Ramio

Definición

• Nombre de una fibra natural y de la planta de cuya corteza se obtiene. Este arbusto perenne de la familia de las urticáceas es nativo del Lejano Oriente. Alcanza una altura de entre 1 y 2,5 metros, la hoja tiene forma de corazón, de 7 a 15 cm de ancho y de 7 a 15 de largo, blanquecinas y con vellosidad en el envés.

• La fibra, lustrosa, duradera, suave, más fuerte que el algodón y resistente a los productos químicos, el mildiu y el encogimiento, toma bien los tintes, pero es difícil de hilar.

• Usos: Con ella se confeccionan cordeles e hilaturas y los tejidos (casi siempre mezclados con otras fibras) se usan en colchonería, tapicería y confección de otros productos.

El Henequen

Definición

• El henequén viene del agave, de una especie de cactus, de aspecto parecido a una yuca verde, es cultivado principalmente en Yucatán (México) para el aprovechamiento de la fibra contenida en las hojas de la planta. El principal atractivo del henequén es su dureza y resistencia. Es lo suficientemente fuerte para sostener grandes cargas de peso y no se rompe bajo circunstancias en las que las fibras sintéticas si lo hacen.

• Usos: Es usada para hacer járcias, cuerdas, cordones, alfombras y para la fabricación de tejidos.

• Composición química: Celulosa, Carbohidratos, hemicelulosas y pectinas, Lignina, Ceras y resinas, Cenizas.

El Abacá

Definición

• El abacá es una planta herbácea de gran porte, de la familia de las musáceas, nativa de Borneo y las Filipinas. Crece en lugares cálidos, muy lluviosos y se le da usos, debido a su valiosa utilidad para la industria textil.

• Su fibra es muy apreciada por su gran resistencia y durabilidad. A partir del tercer año, la planta comienza a producirla. Ésta es obtenida de sus pecíolos y sus filamentos llegan hasta los dos metros de largo. Se emplea en la elaboración de cordajes y la fabricación de textiles: la fibra más gruesa se usa para fabricar sacos y sogas.

• y de la más fina se hacen telas. En la elaboración de cabos, es usado de preferencia a cualquier otra fibra; porque, además de su enorme resistencia a la tensión, difícilmente se deteriora por acción de agua dulce o salada.

El Sisal