escuela superior de ingenieria quimica e industrias ...€¦ · 2»2.3» modificación química de...
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
E ST U D IO DE LOS PRO CESO S P A R A EL
R E C IC LA JE DE LO S D E SP E R D IC IO S DE
F IB R A D EL N Y L O N - 6
T E S I SQUE PARA OBTENER EL TITULO DE
I N G E N I E R O Q U I M I C O I N D U S T R I A LP R E S E N T A
F R A N C I S C O J A V I E R G A R C I A R O M E R O
M E X I C O , D . F . N O V I E M B R E 1992
-
IN ST ITUTO PO L ITEC N IC O NAC IONALE S C U E L A S U P E R IO R D E IN G E N IE R IA Q U IM IC A E IN D U S T R IA S E X T R A C T IV A S
D I V I S I O N D E S I S T E M A S D E T I T U L A C I O N t -086-92
SECRETARIADE
EDUCACION p u b l ic a M éx ic o , 0. F„ o 27 d e M ay o d e 1992.
A I(Ios) C. Pa lon te(*): C a r r e r a : G ene ra c ión :FRANCISCO J A V IE R GARC IA ROMERO I . Q . I . 1981-1986A V . DE LOS BARR IO SM Z . 12 COND. 8 CASA 6LOS REYES IXTACALATLALNEPLANTLA EDO . DE M EX .C .P . 54090
A te d ia n te la p re se n te h hace a s t u conoc im ien to q u e e i t a D iv is ió n a cep ta q u e e l r im MANUEL MOREYRA MERCADOC . In g ............................................................................ se a o r ie n ta d o r•n *1 T em a d e Tesis q u e p ropone(n) u s ted (e i) d e s a r r o lla r com o p ru e b a e s c r i ta en la opc iónT E S IS Y EXAMEN 9RAL IN D IV ID U A L .............................................................................................................. t o jo ,|
t it u la y co n te n id o s ig u ie n te s :"E STU D IO DE LOS PROCESOS PARA EL R EC IC LA JE DE LOS D E S P E R D IC IO S DE F IB R A
DEL NYLON-6. "RESUMEN INTRODUCCION
I . - GENERALIDADES I I . - PROCESOS DE R E C IC L A JE
I I I . - SELECC ION Y A N A L IS IS D EL PROCESO I V . - CONSIDERAC IONES ECONOMICAS
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES B IB L IO G R A F IA
S e co n cede
Q . F .B . FLOR
un a ñ o p a ra p re sen ta r lo a re v is ió n p o r e l J u ra d o .
ÁRRAZOLA D .
M . e p ' C . NANCY P . M ART IN EZ C R U Z .. EL jefe DE LA DIVISION de sistemas
VEt.M O jREYRA MERCADO. PROFESOR ORIENTADOS
C E D / P R O F . 662619
ING. NESTOR L. DIAZ RAMIREZEL SUBDIRECTOR ACAOEMICO
DE TITULACIONd w *
-
C o n t o d o c a r i ñ o y a g r a d e c i m i e n t o
p o r l a c o n f i a n z a d e p o s i t a d a e n m í;
d e d i c o e s t a t e s i s 8 asá» P a d r e e »
«Tesáis G a r c í a S®
H a r í a S a n t o s S o m e r o d e S.
pná® g r a c i a s a l o s p r i n c i p i o s q u e m e
I n c u L c a r o n , a l c a n c e u n a d e l a s m e t a s
m á s i m p o r t a n t e s d e mi. v i d a .
A m i s h e r m a n o s , t i o s y p a r i e n t e s
q u e c o n t r i b u y e r o n d i r e c t a m e n t e a
r e a l i z a r u n a d e m i s g r a n d e s a n h e
l o s .
Y a l o s q u e 3ra n o e s t á n p r e s e n t e s » p e r o q u e v i r e n e n m i r e c u e r d o »
P a n c h o S a r c i a
-
H a c i e n d o p a t e n t e m i a p r e c i o y
e s p e r a n d o q u e l a a m i s t a d p e r d u r e ;
a g r a d e s c o p r o f u n d a m e n t e l a
o r i e n t a c i ó n y el a p o y o b r i n d a d o p o r el
M. e n C. J u a n M a n u e l ffioreyra M e r c a d o
a l a r e a l i z a c i ó n d e e s t e t r a b a j o .
-
A g r a d e c i e n d o a V í c t o r H e r n á n d e z G,
l a a y u d a p r e s t a d a e n l a r e a l i z a c i ó n
d e e s t a t e s i s .
A m i » a m i g o s c o m o u n a p e
q u e ñ a m a e s t r a d e a m i s t a d
-
l a f o r m a c i ó n q u e m e b r i n d o
A l a 3 B . S . I . Q . I . B . - I .P .1 T . p o r
-
INDICE DE CONTENIDO
I N T R O D U C C I O N 3
C A P I T U L O I
I. G E N E R A L I D A D E S 5
1 * 1 . C l a s i f i c a c i ó n d e l o s p l á s t i c o s 5
1 . 2 . F i b r a s d e p o l i a m i d a 7
1 . 2 . 1 , H i s t o r i a 7
1 . 2 * 2 . P r o p i e d a d e s 1 0
A ) . Tensión. 1 0
B). R e l a c i ó n e s f u e r z o - d e f o r m a c i ó n 1 2
O) . D e s l i z a m i e n t o y r e c u p e r a c i ó n 1 4
D ) . T e m p e r a t u r a y h u m e d a d 1 6
E). E s t a b i l i d a d a l a l u z y c a l o r 1 9
1 * 3 * M a n u f a c t u r a y p r o c e s a m i e n t o 21
1 . 3 . 1 . P r o c e s o d e f o r m a c i ó n d e l p o l í m e r o 23
1 * 3 . 2 . H i l a d o d e h i l o d e f i l a m e n t o c o n t i n u o 31
1 * 3 . 3 . E s t i r a m i e n t o - e n t r e t e j i d o 35
1 . 3 . 4 . H i l a d o - e s t i r a m i e n t o 3 6
1 . 3 . 5 . T e x t u r i z a d o 37
C A P I T U L O I I
II . P R O C E S O S D E R E C I C L A J E 4 3
PAG.
RESUMEN 1
-
2 . 1 . 1 . P r á c t i c a i n d u s t r i a l 4 6
A ) . G r a n u l a d o r e s 4 6
B ) . G r a n u l a d o r e s d e m a t e r i a l e s " d i f í c i l e s " 4 9
1. G r r a n u l a d o r e s c r i o g é n i c o s 5 0
2. R e p r o c e s a m i e n t o d e d e s p e r d i c i o p l á s
t i c o d e b a j a d e n s i d a d 5 0
a). I n s t a l a c i ó n P l a s t - A g g l o m e r a t o r 5 1
b ). S i s t e m a C o n d u x 5 3
c ) . E x t r u s o r d e g r a n u l a d o 5 4
d ) . S i s t e m a s d e g r a n u l a d o 57
C ) . S i s t e m a s d e r e c i c l a d o e n l í n e a 59
H e c i c l a d o s e c u n d a r i o 6 0
2 . 2 . 1 . T é c n i c a s p a r a e l r e c i c l a d o s e c u n d a r i o 6 0
2 . 2 . 2 . R e p r o c e s a m i e n t o d e l o s d e s p e r d i c i o s p l á s t i
e o s p o r m e d i o s m e c á n i c o s 63
A). P a r á m e t r o s q u e a f e c t a n l a s p r o p i e d a d e s
d e m e z c l a s n o c o m p a t i b l e s 6 3
B). R e q u e r i m i e n t o s d e l o s e q u i p o s 63
C). E q u i p o c o m e r c i a l p a r a el p r o c e s a m i e n t o
m e c á n i c o d e m e z c l a s d e d e s p e r d i c i o s
p l á s t i c o s 6 5
Heciclado primario 44
-
2 » 2 . 3 » M o d i f i c a c i ó n q u í m i c a d e m e z c l a s d e d e s p e r d i
c i o s p l á s t i c o s 70
A) . G o m p a t i t o i l i z a d o r e s d e m e z c l a s 7 1
B) . E n t r e c r u z a m i e n t o q u í m i c o 7 1
2 . 2 . 4 » R e c i c l a d o s e c u n d a r i o p o r c o e x t r u s i ó n y c o i n
y e c c i ó n 722» 2. 5. I>a u t i l i z a c i ó n d e d e s p e r d i c i o s p l á s t i c o s c o
m o c a r g a s 7 3
R e c i c l a d o t e r c i a r i o s C o m p u e s t o s q u í m i c o s d e d e s p e r
d i c i o s p l á s t i c o s 7 4
2 . 3 . 1 . P i r ó l i s i s 7 4
A. I n t r o d u c c i ó n a l a p i r ó l i s i s 7 4
B. T i p o s d e s i s t e m a s d e p i r ó l i s i s 7 6
C. E j e m p l o s d e s i s t e m a s d e p i r ó l i s i s d e d e s
p e r d i c i o s s ó l i d o s 7 7
D. R e a c t o r e s p a r a p i r ó l i s i s d e l o s p l á s t i c o s 8o2 . 3 . 2 . D e s c o m p o s i c i ó n q u í m i c a d e d e s p e r d i c i o s p l á s
t i c o s 8 4
A. H i d r ó l i s i s d e l a f i b r a d e n y l o n -6 8 5B. O t r a s r e a c c i o n e s q u í m i c a s 88
R e c i c l a d o c u a t e r n a r i o * E n e r g í a d e d e s p e r d i c i o s p l á s
t i c o s 922.4.1. Introducción 92
-
2.4.2. SI incinerador 93
2.4.3. Incineradores de desperdicios plásticos 95
2.5. Tratamientos mecánicos 96
2 . 5 . 1 . P r o c e s o s d e s e p a r a c i ó n e s p e c í f i c o s p a r a
p l á s t i c o s 9 6
A. P r e p a r a c i ó n d e d e s p e r d i c o d e m a t e r i a l
p l á s t i c o c o n vina c o m p o s i c i ó n u n i f o r m e 9 6
B. S e p a r a c i ó n d e m e z c l a p l á s t i c o / p a p e l 9 9
0. S e p a r a c i ó n d e p l á s t i c o d e t e j i d o s r e -
c u b i e r t o s 1 0 0
D. S e p a r a c i ó n d e m e z c l a s de p l á s t i c o s 1 0 1
2 .6. E l i m i n a c i ó n ( R e s i d u o s b i o d e g r a d a b l e s ) 1 0 4
CAPITULO III
I I I . S E L E C C I O N Y A N A L I S I S D E L P H O C E S O 1 0 9
3 * 1 . G e n e r a c i ó n d e l d e s p e r d i c i o 1 1 0
3.2. D e s c r i p c i ó n d e l e q u i p o d e l p r o c e s o d e r e c i c l a j e 1 1 3
3.3. D e s c r i p c i ó n d e l p r o c e s o d e r e c i c l a j e 1 2 3
3.4. A n á l i s i s d e l p r o c e s o d e r e c i c l a j e 1 2 9
CAPITULO IV
IV. C O N S I D E R A C I O N E S E C O N O M I C A S 1 3 9
4.1. M e r c a d o d e l a s p o l i a m i d a s 1 3 9
4.2. R e n t a b i l i d a d d e l a p l a n t a d e r e c i c l a j e 1 4 2
-
4.3* P o s i b i l i d a d e s e c o n ó m i c a s d e l r e c i c l a j e
C O N C L U S I O N E S Y R S 0 0 K E N D A C I 0 N 2 S
B I B L I O G R A F I A
-
- 1 -
B u l a p r o d u c c i ó n d e m a t e r i a l e s p l á s t i c o s n o es p o s i b l e e v i t a r »
i g u a l q u e e n s u t r a n s f o r m a c i ó n » u n a d e t e r m i n a d a t a s a d e d e s p e r
d i c i o » a s i m i s m o , e n s u s a p l i c a c i o n e s a c o r t o y m e d i a n o p l a z o
( p o r e j e m p l o e n v a s e s ) t e r m i n a n e n p a r t e e n l a b a s u r a d o m é s t i c a
d e s p u é s d e c u m p l i r s u c o m e t i d o ; e s t a s s o n a l g u n a s d e l a s r a z o —
n e s p o r l a s q u e e n e s t e t r a b a j o d e t e s i s s e s e l e c c i o n ó u n p r o c e
s o p a r a r e c i c l a r el d e s p e r d i c i o g e n e r a d o e n u n a p l a n t a p r o d u c t o
r a d e l a f i b r a s i n t é t i c a d e l n y l o n - 6.E l n y l o n -6 s e p r o d u c e p o r l a p o l i m e r i z a c i ó n d e l a c a p r o l a c t a m a . L a f i b r a s i n t é t i c a s e o b t i e n e , t r a t a n d o el p o l í m e r o d e l n y l o n -6 p o r l o s d i f e r e n t e s p r o c e s o s d e h i l a d o , e s t i r a m i e n t o y t e x t u r i z a
do .
E l r e c i c l a d o es u n p r o c e s o e n e l q u e l o s m a t e r i a l e s o a r t í c u l o s
s e r e c u p e r a n y t r a t a n c o n e l f i n d e c o n s e g u i r a l g ó n b e n e f i c i o .
S e p r e s e n t a n c u a t r o t i p o s d e r e c i c l a d o .
R e c i c l a d o p r i m a r i o , a p r o v e c h a m i e n t o d e l o s r e s i d u o s e n l a m i s m a
l í n e a d e p r o d u c c i ó n ; r e c i c l a d o s e c u n d a r i o , r e p r o c e s a d o e n p r o —
d u c t o s c o n m e n o r e s e x i g e n c i a s d e p r o p i e d a d e s ; r e c i c l a d o t e r c i a
r i o , r e c o n v e r s i ó n de l o s r e s i d u o s e n c o m p u e s t o s q u í m i c o s m á s
s i m p l e s ; r e c i c l a d o c u a t e r n a r i o » e m p l e o d e l o s r e s i d u o s p l á s t i —
e o s c o m o f u e n t e d e e n e r g í a .
RESOMEN
-
T o m a n d o e n c u e n t a l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e p r o c e s a m i e n t o d e l n y —
l o n - 6 , s e s e l e c c i o n ó c o m o p r o c e s o d e r e c i c l a j e s u r e c i c l a d o p r i m a r i o e n u n e x t r u s o r d e u n h u s i l l o , c o n p r e t r a t a m i e n t o s y t r a t a
asientos m e c á n i c o s p o s t e r i o r e s a l a e x t r u s i ó n , r e a l i z á n d o s e u n
a n á l i s i s t é c n i c o d e e s t e p r o c e s o *
_2 _
-
- 3 -
E l n y l o n - 6 s e p r o d u c e a p a r t i r d e u n a c a p r o l a c t a m a q u e t i e n e
s e i s á t o n o s d e c a r b o n o e n s u a n i l l o c í c l i c o * E l n y l o n f u e l a
p r i m e r a f i b r a i m p o r t a n t e e l a b o r a d a t o t a l m e n t e d e u n p o l í m e r o
s i n t é t i c o y p r o b a b l e m e n t e f u e l a p r i m e r a q u e s e c a r a c t e r i z ó .
E n l a p r o d u c c i ó n d e l a f i b r a s i n t é t i c a d e l n y l o n - 6 , s e g e n e r a n
d i f e r e n t e s t i p o s d e d e s p e r d i c i o s , d e l o s c u a l e s s e r e c u p e r a l a
c a p r o l a c t a m a m e d i a n t e l a d e p o l i m e r i z a c i ó n . O t r a o p c i ó n e s s u r e
c i c l a d o d e l d e s p e r d i c i o m e d i a n t e d i f e r e n t e s p r o c e s o s , c o m o t L a
h o m o g e n e i z a c i ó n p o r f u s i ó n ( o b t e n c i ó n d e l p o l í m e r o d e a l t a p u r é
z a ) , p i r ó l i s i s ( r e c o n v e r s i ó n d e l d e s p e r d i c i o e n c o m p u e s t o s q u í
m i c o s m á s s i m p l e s ó el m o n ó m e r o d e p a r t i d a ) y l a i n c i n e r a c i ó n
(e s l a r e c u p e r a c i ó n d e e n e r g í a d e l d e s p e r d i c i o ) .
U n a m o t i v a c i ó n p a r a l a e l a b o r a c i ó n d e e s t e e s t u d i o d e t e s i s f u e
l a e s c a s e z d e i n s t a l a c i o n e s d e r e c i c l a j e d e d e s p e r d i c i o s d e m a
t e r i a l p l á s t i c o , a s í c o m o l a i n v e s t i g a c i ó n d e i n s t a l a c i o n e s d e
r e c i c l a j e d e l o s d e s p e r d i c i o s d e l a f i b r a s i n t é t i c a d e l n y l o n - 6 .
E l o b j e t i v o d e e s t e t r a b a j o es u n e s t u d i o b i b l i o g r á f i c o s o b r e
l o s p r o c e s o s d e r e c i c l a j e d e d e s p e r d i c i o s d e m a t e r i a l p l á s t i c o
d e m a y o r i m p o r t a n c i a , y d e a h í s e l e c c i o n a r u n p r o c e s o d e r e c i —
c í a j e d e l o s d e s p e r d i c i o s g e n e r a d o s e n u n a i n d u s t r i a p r o d u c t o r a
d e l a f i b r a s i n t é t i c a d e l n y l o n - 6 .
INTHODUCCION
-
- 4 -
E n e l p r e s e n t e t r a b a j o » s e p r o p o n e u n p r o c e s o d e r e c i c l a j e p r o
b a d o e n u n a i n d u s t r i a d e l r a m o t e x t i l p a r a el r e c i c l a d o d e l des_
p e r d i d o d e l a f i b r a d e l n y l o n - 6. E s t e e s t á b a s a d o e n l a i n f o rm a c i ó n d e l o s p r o c e s o s e x i s t e n t e s .
M e d i a n t e e s t e r e c i c l a j e s e p u e d e n o b t e n e r d o s t i p o s d e p r o d u c —
t o s e n f o r m a g e n e r a l , e l g r a d o i n d u s t r i a l y e l g r a d o t é c n i c o .
E l g r a d o i n d u s t r i a l s e o b t i e n e a l p r o c e s a r el d e s p e r d i c i o d e l a
f i b r a d e l n y l o n -6 e n l a i n s t a l a c i ó n d e r e c i c l a j e y el g r a d o t é £ n i c a a l p r o c e s a r e n l a i n s t a l a c i ó n » p o l í m e r o v i r g e n d e l n y l o n - d
-
C A P I T U L O I
G E N E R A L I D A D E S
-
-5-
El niímero d e m a t e r i a l e s p o l i m é r i c a s b á s i c o s es l a r g a y s i g u e
c r e c i e n d o . P r á c t i c a m e n t e e l niímero d e m a r c a s c o m e r c i a l e s , n o m
b r e s i n d u s t r i a l e s , y n o m b r e s q u í m i c o s d e v a r i o s p o l í m e r o s s o l o
h a c e p r o b l e m á t i c o e l e n t e n d i m i e n t o d e e s t o s m a t e r i a l e s .
O t r a v a r i a b l e q u e h a c e d i f í c i l l a c o m p r e n s i ó n d e e s t o s m a t e r i a
l e s es e l g r a n m i n e r o d e p r o c e s o s p o r l o s c u a l e s e l p o l í m e r o
p u e d e s e r p r o d u c i d o . A f o r t u n a d a m e n t e , h a y u n m o d e l o s o b r e el
c u a l p u e d e b a s a r s e u n a p r e s e n t a c i ó n o r d e n a d a d e e s t a s v a r i a ----
b l e s . L o s p l á s t i c o s c o m o c o m p o n e n t e s d e l o s P O L I M E R O S , s e d i v i
d e n p a r a s u e s t u d i o d e l a s i g u i e n t e m a n e r a »
I . GENERALIDADES
1.1. Clasificación de los plásticos (2)
P L A S T I C O S
T E R M O P L A S T I C O S E L A S T O M E R O S T E H K O F I J O S
A c e t a t o s A c r i l a t o s E p o x L c a
A c r í l i c o s F l u o r o c a r b o n o s M e l a m i n a s
F l u o r o c a r b o n o s F l u o r o s i l i c o n e s F e n o l i c a s
N y l o n ( P o l i a m i d a s ) P o l i u r e t a n o s P o l i e s t e r e s
P o l i c a r b o n a t o s N e o p r e n o s U r e t a n o s ( e s
p u m a r í g i d a )
O t r o s , O t r o s . O t r o s .
S e c l a s i f i c a n g e n e r a l m e n t e e n T 3 H M 0 P L A S T I C 0 S Y T E H 550FIJ0S.
-
A u n q u e e n l a f i g u r a m u e s t r a s e p a r a d a m e n t e l o s e l a s t o m e r o s , t a m
b i é n p u e d e n s e r c u a l q u i e r t e r m o p l á s t i c o o t e r m o f i j o , d e p e n d i e n
d o d e s u n a t u r a l e z a q u í m i c a .
T E B M O F L A S T I C O S . - S e a p l i c a é s t e n o m b r e a l o s p l á s t i c o s q u e p u e
d e n a b l a n d a r s e p o r e l c a l o r y c o n e n f r i a m i e n t o r e t o r n a n a s u es
t a d o s ó l i d o , a ú n c u a n d o e l p r o c e s o s e a r e p e t i d o , es d e c i r , q u e
n o s u f r e n n i n g u n a a l t e r a c i ó n d e t i p o q u í m i c o e n s u e s t r u c t u r a
m o l e c u l a r .
S E S M O F I J O S . — S e l e s d a ó s t e n o m b r e a l o s p l á s t i c o s q u e u n a v e z
e n d u r e c i d o s , y a s e a p o r l a a c c i ó n d e l c a l o r ó b i í n p o r l a a c — -
c i ó n d e u n r e a c t i v o y u n c a t a l i z a d o r , n o p u e d e n v o l v e r a s u e s
t a d o o r i g i n a l o s e a s e r e a l i z a u n a a l t e r a c i ó n q u í m i c a d e t i p o
i r r e v e r s i b l e , e n l a e s t r u c t u r a d e e s t o s m a t e r i a l e s »
E L A S T O M E R O S . - E l t é r m i n o e l a s t o m e r o s i n c l u y e e l c o m p l e t o e s p e c
t r o d e m a t e r i a l e s e l á s t i c o s o b u l e s p o l i m é r i c o s , l o s c u a l e s
s o n r e f e r i d o s c o m o h u l e s , h u l e s s i n t é t i c o s , o e l a s t o m e r o s * M á s
p r o p i a m e n t e , s i n e m b a r g o e l h u l e es u n m a t e r i a l n a t u r a l y l o s
h u l e s s i n t é t i c o s s o n p o l í m e r o s l o s c u a l e s h a n s i d o s i n t e t i z a d o s
p a r a r e p r o d u c i r c o n s i s t e n t e m e n t e l a s m e j o r e s p r o p i e d a d e s d e l h u
l e n a t u r a l . E n v i s t a d e q u e e x i s t e u n a l a r g a l i s t a d e h u l e s p o
l i m é r i c o s , e l t é r m i n o e l a s t o m e r o es m á s a d e c u a d o o p r o p i o y m á s
c o m ú n m e n t e u s a d o .
_6_
-
-7-
1 . 2 . 1 . H i s t o r i a
L o s d i s t i n t o s t i p o s d e n y l o n s s e o b t i e n e n m e ----
d i a n t e c o n d e n s a c i ó n d e u n a d i a m i n a y u n á c i d o d i c a r b o x l l i c o y
s e d e s i g n a n c o n m i m a r o s , q u e i n d i c a n e l n ú m e r o d e á t o m o s d e c a r
b o n o q u e t o m a n p a r t e e n c a d a r e a c c i ó n , e n e l o r d e n i n d i c a d o . L a
p o l i a m i d a p r i n c i p a l d e r i v a d a d e u n d i á c i d o e s e l n y l o n - 6 ,6 , q u e a e o b t i e n e m e d i a n t e d e s h i d r a t a c i ó n t é r m i c a d e l a s a l o b t e n i d a
e n l a r e a c c i ó n d e l a b e x a m e t i l e n d i a m i n a c o n á c i d o a d í p i c o »
1*2. Fibras de Poliamida (3)
h o - fi - í c h 2 )4 - 8 - o h + h 2 n - ( c h 2 )6 - n h 2A c i d o a d í p i c o
P . M , 1 4 6
H e x a m e t i l e n d i a m i n a { M B A )
P . M . 1 1 6
HII-(CH2 ),,-HH - 0 0 0 - ( C I ^ ) 4 - c o o
A d i p a t o d e h e x a m e t i l e n d i a m o n i o
P . M , 2 5 8
H02 (CH2 ) 4e 4- nh( ch2 ) 6nh 8 (CH2 ) 4§ NH (0H2 ) 6NH, + HgO
Nylon-6,6P.M. 30,000
A g u a
P . M . 1 8
-
O t r o s t i p o s d e n y l o n s , d e r i v a d o s d e u n m o n o á c i d o , s e f a b r i c a n
m e d i a n t e a p e r t u r a d e l n d m e r o d e á t o m o s d e c a r b o n o d e c a d a m o l é
c u l a d e l a c t a m a . A s í , e l n y l o n -6 s e p r o d u c e a p a r t i r d e vuia c ap r o l a c t a m a q u 6 t i e n e s e i s á t o m o s d e c a r b o n o e n s u a n i l l o c í c l ico. E l n y l o n f u e l a p r i m e r a f i b r a i m p o r t a n t e e l a b o r a d a t o t a l m e n
t e d e u n p o l í m e r o s i n t é t i c o y p r o b a b l e m e n t e f u e l a p r i m e r a q u e
s e c a r a c t e r i z o « a 1 8 9 9 » E n 1 9 2 9 » O a r o t h e r s i n i c i ó l a i n v e s t i g a
c i ó n d e l a s filtras r e a l m e n t e c o m e r c i a l e s , q u e f u e r o n f u n d a m e n
t a l m e n t e d e l e s t u d i o d e l e a p a t e n t a s p a r a l a s p o l i a m i d a s e l a b o
r a d a s d e á c i d o s a m i n o a l i f á t i c o s y l a c t a m a s , q u e i n c l u y e r o n e l
n y l o n - 6 , - 7 , - 8 , - 9 , - 1 1 , - 1 7 .E n 1 9 3 8 , u n a p a t e n t e a l e m a n a s e a p l i c ó p a r a e l h i l a d o d e u n a p o
l i c a p r o a m i d a . E n 1 9 3 9 , e n l o s a s t a d o s U n i d o s , B u P o n t i n i c i o l a
p r o d u c c i ó n d e l n y l o n . E n 1 9 4 0 , l a s p r i m e r a s m e d i a s d e n y l o n s e
v e n d i e r o n * B1 n y l o n - 6 ,6 f u e l a s e g u n d a f i b r a p r o d u c i d a e n l o s S s t a d o s U n i d o s p o r C h e m s t r a n d C o r p . , a h o r a M o n s a n t o T e x t i l e s
G o m p s n y » l a c u a l i n i c i o l a p r o d u c c i ó n c o m e r c i a l d e l n y l o n -6 e n l o s S s t a d o s U n i d o s e n g r a n e s c a l a a p r o v e c h a n d o l a c a p r o l a c t a m a .
E n A l e m a n i a e n 1 9 3 9 , 1 . 0 # P a r b e n i n d u s t r i e , A . O . i n i c i o l a p r o —
d u c c i ó n d e l n y l o n d e l t i p o g r u e s o e n m o n o f i l a m e n t o s b a j o l a m a r
c a c o m e r c i a l P e r l u r a n . E n 1 9 4 1 , l a p r o d u c c i ó n d e l n y l o n -6 e n g r a n e s c a l a f u e i n i c i a d a p o r L a n s b e r g ( a c t u a l m e n t e r e n o m b r a d a
c o m o G o r z o w W i e l k o p o l s k i ) .
-8-
-
-9-
L a p r o d u c c i ó n d e l n y l o n -6 f u e i n i c i a d a d e s p u é s d e l a s e g u n d a g u e r r a m u n d i a l p o r V e r e i m i n g t e S l a n z s t o f f - F a b r i k e n , A . A d e O b e i n
b u r g , y d e l n y l o n - 6 , 6 e n 1 9 4 9 p o r D e u t s c h e H h o d i a c e t a , A . G . d e F r e i b u r g .
E n 1 9 3 9 , e n I t a l i a , el n y l o n - 6 , 6 f u e e l a b o r a d o p o r X t a l i a n E h o - d i a c e t a d e P a l i a n z a u t i l i z a n d o u n a m á q u i n a d e h i l a r ( i m p o r t a d a
d e l o s E s t a d o s U n i d o s ) .
E n 1 9 4 1 , e n el. R e i n o U n i d o , C o u r t a u l d s y I m p e r i a l C h e m i c a l I n
d u s t r i e s , L t d . ( I C I ) f o r m a r o n e l h i l o b r i t á n i c o y l a p r o d u c c i ó n
d e l n y l o n - 6 ,6 f u e i n i c i a d a e n C o v i n g t o n * O t r o s p r i n c i p a l e s p r od u c t o r e s d e f i b r a s d e p o l i a m i d a f u e r o n * e n 1942, C a n a d i a n I n d u s t r i e s L t d . ( D u P o n t y I C I ) e n K i n g s t o n , O n t a r i o ; e n 1 9 4 8 , A r g é n
t i n a D u c i l o ( D u P o n t ) e n B u e n o s A i r e s ; S o c i ó t ó H h o d i a c e t a e n
L y o n - V a i s e , F r a n c i a ( n y l o n - 6 ,6 ); e n 1 9 4 9 ( n y l o n - 6 ), A l g e m e n e K u n s t z i j d e U n i e e n A m h e m , N e t h e r l a n d s ; e n 1 9 4 9 ( n y l o n - 6 ,6), f.s y o R a y ó n e n N a g o y a , J a p ó n .
E n 1 9 4 5 , I.Cr. F a r b e n i n d u s t r i e , A . G . e v a l u ó m á s d e 3 0 0 0 c o n s t i t u
y e n t e s d e p o l i a m i d a ; n i n g u n o p r e s e n t o a l g u n a d i f e r e n c i a n o t a b l e
s o b r e el nylon*-6,6 y n y l o n - 6.E n 1 9 5 0 , c a t o r c e p l a n t a s e n d i e z c i u d a d e s p r o d u j e r o n 5 5 , 0 0 0
t o n s d e f i b r a s d e p o l i a m i d a . P a r a 1 9 8 0 , l a p r o d u c c i ó n m u n d i a l
s e e x t e n d i ó a 3 « 0 5 x 1 0 ^ t y l a p r o d u c c i ó n e n l o s E s t a d o s U n i d o s
f u e d e 1 . 5 x l C ^ t .
-
-10-
A). T e n s i ó n
L a s p r i n c i p a l e s p r o p i e d a d e s r e p r e s e n t a t i v a s d e l a t e n s i ó n de
l o s h i l o s d e l n y l o n - 6 y - 6 , 6 s e e n l i s t a n e n l a s i g u i e n t e t a b l a
1 . 1 y s e d e f i n e n a c o n t i n u a c i ó n .
T 3 B H 1 . 1 . P T O P l r o iD T S F I S I C A S V H IL O S I V F I L i r " " » ™ C O ' T lm O V I .
1.2.2. Propiedades (3)
WVLttM-6 r 6.6 Í3).*P * P P I « H D
*0W 1*L♦ *n a » * Id 8 d # f jf /d m n 4 , 5 3 - 6 . 8 8 . 4 9 - 0 . 5 2
a l a t r a c ^ t á n , X o / c i.2 5 9 1 0 - 70 B 7 1 2 - ^ 7 0 0
* ln n o * < c i6 n a l a r u p t u r a , 2 3 -4 3 1 2 -1 7
hum ada 2 6 -4 1 1 4 -2 1
m ódulo dtt t * n s i S r t , 2 4 . 9 3 - 3 5 .1 2 3 2 .8 6 - 4 6 . 4 5r « f u p mr a c i ó n ó * hum anad a
2 1 * C , %6 5 * h . y * 4 .5 3 . 3 - 4 . 59 5 < h . r . 7 . 1 - 7 . 9 7 . 8
or* * i o a 6 5 * h * r . ( h a m a ^ d r * l * t i v * ) y 21® C .
D E N S I D A D L I N E A L . - E3. " t e x " es el p e s o e n g r a m o s d e 1 0 0 0 m d e
h i l o ; el " d e n i e r " es e l p e s o e n g r a m o s d e 9 0 0 0 m d e h i l o .
U n h i l o c o n u n t e x a r r i b a d e 1 5 . 6 ( m a y o r d e 1 4 0 d e n ) s e c o n s i d e
r a u s u a l m e n t e c o m o m e d i o y g r u e s o , e s o s a b a j o d e 1 5 . 6 t e x se
c l a s i f i c a n c o m o l i g e r o s y l o s h i l o s c o n u n t e x d e 1 5 . 6 s e c o n s i
d e r a n en a m b a s c a t e g o r í a s .
-
-11-
T E N A C I D A D . - E s l a r e s i s t e n c i a a l a r u p t u r a p o r t r a c c i ó n . S e e x
p r e s a c o m o l a f u e r z a p o r u n i d a d d e d e n s i d a d l i n e a l d e u n a m u e s
t r a s i n d e f o r m a c i ó n .
R E S I S T E N C I A A L A B U P T U R A . - E s l a c a r g a m á x i m a e n g (o I b ) r e q u e
r i d o s p a r a l a r u p t u r a d e u n a f i b r a .
R E S I S T E N C I A A L A T B A C C I O N . - Es l a f u e r z a o c a r g a m á x i m a p o r u n i
d a d d e á r e a , s e d a e n P a , k P a ( k P a / 6 . 8 9 5 = p s i ) o M P a ( M P a x I 4 5 =
p s i ) .
E L O N G A C I O N A L A H T J P T Ü R A . - B s e l i n c r e m e n t o e n l a l o n g i t u d d e
u n a m u e s t r a d u r a n t e u n a p r u e b a a l a t e n s i ó n . S e e x p r e s a c o m o u n
p o r c e n t a j e d e l a l o n g i t u d o r i g i n a l .
M O D U L O D E T E N S I O N . - ( E l m ó d u l o d e Y o u n g , m ó d u l o i n i c i a l , o m ó d u
l o e l á s t i c o ) E s l a c a r g a r e q u e r i d a p a r a a l a r g a r xana m u e s t r a d e
u n i d a d d e á r e a d e s e c c i ó n t r a n s v e r s a l p o r u n i d a d d e c a n t i d a d .
S e e x p r e s a c o m o l a r e l a c i ó n d e c a m b i o e n l a d e f o r m a c i ó n e n u n a
p o r c i ó n e n l í n e a r e c t a d e l a c u r v a e s f u e r z o - d e f o r m a c i ó n e x t r a p o
l a n d o l a a I O O 5C l a e l o n g a c i ó n d e l a m u e s t r a .E l m ó d u l o e n l a s f i b r a s s e m i c r i s t a l i n a s d e p e n d e d e l a o r i e n t a —
c i ó n y g r a d o d e c r i s t a l i n i d a d ; a s í c o m o l a s c o n d i c i o n e s d e m a n u
f a c t u r a y p r o c e s a m i e n t o a f e c t a n a l m ó d u l o . P o r e j e m p l o , l o s h i
l o s d e a l t a t e n a c i d a d ( p r e v i a m e n t e e s t i r a d o s ) c o n u n a e l o n g a — -
c i ó n r e l a t i v a m e n t e b a j a , p r e s e n t a r o n u n m ó d u l o s u p e r i o r q u e h i -
-
-12-
l o a o o n u n a e l o n g a c i ó n m á s a l t a , l a t e m p e r a t u r a y l a h u m e d a d de
l a p r u e b a t a m b i é n a f e c t a n a l m ó d u l o .
T R A B A J O A L A R U P T U R A . - E s e l t r a b a j o r e q u e r i d o p a r a l a r u p t u r a
d e l m a t e r i a l . Ss p r o p o r c i o n a l a l á r e a t o t a l b a j o l a c u r v a e 3 ----
f u e r z o - d e f o r m a c i ó n .
P U N T O D E R E P R O D U C C I O N . - ( L í m i t e e l á s t i c o ) E s e l p u n t o e n l a c u r
v a e s f u e r z o - d e f o r m a c i ó n , d o n d e l a c a r g a y l a e l o n g a c i ó n d i s c o n
t i n ú a n s i e n d o d i r e c t a m e n t e p r o p o r c i o n a l e s , es el p u n t o e n el
c u a l l a c u r v a d e e s f u e r z o - d e f o r m a c i ó n s e d e s v i a d e l a t a n g e n t e
d e l a p o r c i ó n i n i c i a l e n l í n e a r e c t a d e l a c u r v a .
D E S L I Z A M I E N T O . - Ss el c a m b i o e n l a f o r m a d e l m a t e r i a l m i e n t r a s
q u e s e s o m e t e a u n a f u e r z a y e s d e p e n d i e n t e d e l t i e m p o .
E L A S T I C I D A D . - Es l a c a p a c i d a d d e u n m a t e r i a l p a r a r e c u p e r a r s u
t a m a ñ o y f o r m a d e s p u é s d e u n a d e f o r m a c i ó n .
B). R e l a c i ó n e s f u e r z o - d e f o r m a c i ó n
L a s c u r v a s d e e s f u e r z o - d e f o r m a c i ó n d e h i l o s o f i b r a s d e n y l o n
( c o n v e n i e n t e m e n t e o r i e n t a d a s ) , b a j o c o n d i c i o n e s n o r m a l e s , p r e
s e n t a r o n u n a p o r c i ó n i n i c i a l e n l í n e a r e c t a e n el c u a l el e s ----
f u e r z o es p r o p o r c i o n a l a l a d e f o r m a c i ó n . E s t a es s e g u i d a p o r
u n a r e p r o d u c c i ó n d e l a e s t r u c t u r a d e l a f i b r a y s e i n d i c a p o r
l a f o r m a d e l a c u r v a e n " S ", p r i m e r o , c ó n c a v a e n e l e j e d e e¡3
f u e r z o , l u e g o u n a c u r v a t u r a c ó n c a v a a l e j e d e d e f o r m a c i ó n h a s t a
el p u n t o d e r u p t u r a .
-
-13-
L a e x t r a p o l a c i ó n d e l a r e g i ó n e n c u r v a d a p r o p o r c i o n a d a t o s p a r a
c a l c u l a r l a t e n s i ó n o el m ó d u l o d e Y o u n g .
B n l a f i g u r a 1 . 1 , s e e x h i b e n g r á f i c a s d e l c o m p o r t a m i e n t o e s f u e r
z o - d e f o r m a c i ó n d e h i l o s d e l n y l o n - 6 , 6 y n y l o n - 6 .
E lo n g a C io n íd e fo rm a c io V i) , °/o
F IO , 1.1 C u r v a s d e e s * u e r z o - d e fo rm a c io n d e l n y lo n -6 y 6̂6 d e h , lo s d e f t lam en to c o n t in u o A c o n d ic io n a d o s a 65% d e h .r . y a 21°C.
t , r a s d e h i lo d e la m e n tó (93 3 tex)3, h ilo s d e t a p ic e r ia d e autom oviK22 2 tex)C, h ilo s d e f i la m e n to d e ro p a (7 g te x )D, hUos d e f , l a m e n t o textuf»zado(117 tex) (3)
C u a n d o s e e x t i e n d e u n a f i b r a de n y l o n , l a s f ue rz as i n t e r m o l e c u
l a r e s que t i e n e l a f i b r a de c o n t r a e r s e s e o p o n e n a s u extensión.
Bn es t a regi ón , p u e d e r e t o r n a r la fi br a a s u l o n g i t u d n o r m a l
c o n l a e l i m i n a c i ó n d el es fu e r z o . Las po rc i o n e s de l a s c a de na s
-
-14-
m o l e c u l a r e s , a m e d i d a q u e s e e x t i e n d e n , p r e s e n t a n u n a m a y o r
o r i e n t a c i ó n .
A s í , l a f i b r a p a s a a u n a r e g i ó n d e r e p r o d u c c i ó n , e n d o n d e l a c a
d e n a m o l e c u l a r e n l a r e g i ó n a m o r f a a s u m e u n a c o n f i g u r a c i ó n al
a z a r . L a s r e g i o n e s c r i s t a l i n a s o b s t r u y e n e l m o v i m i e n t o d e l o s
s e g m e n t o s d e l a c a d e n a .
L a s p r o p i e d a d e s d e e s f u e r z o - d e f o r m a c i ó n d e l o s n y l o n s d e p e n d e n
a m p l i a a s n t e d e l a v e l o c i d a d d e h i l a d o y r e l a c i ó n d e e s t i r a m i e n
to. P u n d a i n t a l m e n t e , l a s p r o p i e d a d e s s e c o n t r o l a n p o r l a m o r f o
l o g i a í n t i m a d e l a s f i b r a s , e s p e c i a l m e n t e l a o r i e n t a c i ó n c r i s t a
l i n a y l a o r i e n t a c i ó n a m o r f a .
C). D e s l i z a m i e n t o y r e c u p e r a c i ó n (3)
C u a n d o s e a p l i c a u n a c a r g a a u n a f i b r a , s e s o m e t e i n s t a n t á n e a —
m e n t e a l a e x t e n s i ó n y c o n t i n u a é s t a o e l d e s l i z a m i e n t o c o n el
t i e m p o * A l e l i m i n a r s e l a c a r g a , h a y u n a r e c u p e r a c i ó n ir t a n t á —
n e a d e l a p a r t e e x t e n d i d a s e g u i d a p o r u n a c o n t r a c c i ó n o r e c u p e
r a c i ó n l i b e r a d a s o b r e u n p e r í o d o d e t i e m p o .
E l d e s l i z a m i e n t o es l a e x t e n s i ó n c o n e l t i e m p o a l s o m e t e r s e a
u n a c a r g a y l a r e c u p e r a c i ó n es @1 p r o c e s o r e v e r s i b l e . I n i c i a l -
m e n t e , l a r e c u p e r a c i ó n es r á p i d a y o c u r r e e n p o c o s m i n u t o s d e s
p u é s d e s e r l i b e r a d a l a c a r g a a p l i c a d a .
B n l a f i g u r a 1 . 2 s e r e p r e s e n t a g r á f i c a m e n t e e s t e c o m p o r t a m i e n t a
-
-15-
F I O . 1.2. 0 »» l i r a r m e n t o c o n t r a un a c a r g a c o n s t a n t e y r e c u p e r a c ió n b a jo una c a r g a c e ro : a- b »» t»n»io ’n n i t a n t ; b-c d e s l i í a m i e n t o c - d r e c u p e r a c i^ ' in s ta n tá n e a d - e re c u p e r a c ió n l ib e r a d a e - f t i r m e x a p e rm a n e n te O )
E n c o n t r a s t e c o n o t r a s f i b r a s , l o s h i l o s d e n y l o n t i e n e n u n g r a
d o s o b r e s a l i e n t e d e e l a s t i c i d a d y r e c u p e r a c i ó n , y s o n c o n v e n i e n
t e s p a r a s o m e t e r l o s a a l t a s c a r g a s y e x t e n s i o n e s . El n y l o n e x M
b i o l a s m e j o r e s p r o p i e d a d e s d e r e c u p e r a c i ó n f r e n t e a n u m e r o s a s
f i b r a s d e p r u e b a .
L a r e c u p e r a c i ó n e l á s t i c a es l a c a p a c i d a d d e u n m a t e r i a l p a r a r¿
c o b r a r s u f o r m a o r i g i n a l d e s p u é s d e s e r a l a r g a d o . E s t a p r o p i e —
d a d p e r m i t e f a b r i c a r p r o d a c t o s q u e m a n t i e n e n s u f o r m a o r i g i n a l
a c o n f o r m a d o s e s p e c í f i c o s d e l c u e r p o . E s t a p r o p i e d a d s o b r e s a ----
l i e n t e de l o s n y l o n s es l a r e s p o n s a b l e d e l a a d h e r e n c i a o c o n —
f o r n i d a d e n l a c a l c e t e r í a d e l a s m u j e r e s y p a r a s u a m p l i a a c e p -
-
-16-
L a r e l a j a c i ó n es u n e f e c t o c o m p l e m e n t a r i o a l d e s l i z a m i e n t o .
B n l a f i g u r a 1 . 3 , o c u r r e u n e s f u e r z o i n s t a n t á n e o c u a n d o u n a f i
b r a d e n y l o n s e a l a r g a , p e r o d i s m i n u y e g r a d u a l m e n t e c o m o p a s a
e l t i e m p o *
tacién en el mercado*
F I O . 1 . 3 , R a l a j a c i o n de el e s f u e r z o b a ,o la
e x t e n s i ó n c o n s t a n t e ( 3 )
L a r e l a j a c i ó n es l a r e d u c c i ó n d e l e s f u e r z o c u a n d o u n a f i b r a s e
e n c o g e .
D) . T e m p e r a t u r a y h u m e d a d (3)
L a s p r o p i e d a d e s t é r m i c a s d e l a s f i b r a s n o h a n e s t a d o a m p l i a m e n
t e i n v e s t i g a d a s , y a q u e m u c h o d e l c o m p o r t a m i e n t o t é r m i c o p r á c -
-
-17-
t i o o d e l o s t e x t i l e s e s t a f u e r t e m e n t e i n f l u e n c i a d a p o r v a r i o s
f a c t o r e s . P o r e j e m p l o , l o s c a m b i o s d e t e m p e r a t u r a y d e c a l o r es
t a n f u e r t e m e n t e a f e c t a d o s p o r l a h u m e d a d a b s o r b i d a , y e n u n f i
l a m e n t o d e n y l o n l a e x p a n s i ó n t é r m i c a e s m u c h o m e n o r q u e s u h i n
c h a z ó n c a u s a d a p o r l a h u m e d a d »
E l n y l o n - 6 t i e n e u n p u n t o d e f u s i ó n m á s b a j o y a l g u n a s o t r a s
p r o p i e d a d e s t é r m i c a s q u e e l n y l o n - 6 , 6 ( v e r l a t a b l a 1 . 2 ) .
1.2. Trw'iwnms OT arfrqrNCH or US POLI«rlmS. »C C*).
p r o p i o» ISSEgiSlSjU *c _______
WYLPW-fi_______________________B Y IP M - 6 .6
p u n t o 4m f u a i á n 2 1 5 ; 220 250
r * « l Y t * n e t « c n t o * 212 240t * * p « r a t u r * i n a o l l d i t l c n c i á n
1 90 225
p u n t o i n a b l ^ n d n o i a n t o 170 235i n i c i o p n r a e o n v - r t l r a n mnp l M t l e o 160 220t * « p « r a t u r a c r í t i c a
«** n i a i r a 1 6 3 , 9 3 c 1 5B b , 1 3 0 e*n V a p o r 137 140
t « « p a r a t u r a dn p la n c h a d o■ a x liM 150 180n a t n b l l l Z a c l á n 6 o t i » « (v a D O r) 128 130* H l i o p a r a l l a n t a « a t a b i l l i n i o a l e n l o r , co n c * r o * -ín 1 .6 K n .^ H I l o p a r a l l a n t a a o t a b i l i z a d o a l c n l o r .e H i l o no a a t n b i l l z n d o »
E n l a f i g u r a 1 . 4 s e m u e s t r a e l c a m b i o e n l a r e c u p e r a c i ó n d e l a
h u m e d a d c o n l a h . r . ( h u m e d a d r e l a t i v a ) d e l n y l o n - 6 y o t r a s f i —
bras-
-
-1 8 -
4 O
•N̂ lon 6 O rion
0 20 40 SO 20 100
h . r . , °/o F I G . 1 .4 .Varla c io 'n d e la rf c u p e ra c io V i d e
la h u m e d a d con *lhr. a 2 CPC 135
L o s v a l o r e s n o s o n a b s o l u t o s p a r a c a d a u n a d e l a s f i b r a s p e r o
v a r i a n , p o r e j e m p l o , c o n e l g r a d o d e o r i e n t a c i ó n y c o n t e n i d o d e
e x t r a c t a b l e .
A l g u n a s f i b r a s , p o r e j e m p l o , e l n y l o n - 6 y n y l o n - 6 , 6 t i e n e n u n a
l i g e r a d i f e r e n c i a e n l a r e c u p e r a c i ó n d e l a h u m e d a d , y d e p e n d e n
q u e e l e q u i l i b r i o s e e s t a b l e s c a y a s e a e n el e s t a d o hiimedo o se
co.
L a s p r o p i e d a d e s d e r e s i s t e n c i a t é r m i c a y a l a l u z e s t á n r e l a c i o
n a d a s c o n l a s s u b s t a n c i a s e s t a b i l i z a d o r a s u t i l i z a d a s y c o n c i e r
t o s a s p e c t o s d e l o s p r o c e s o s d e e l a b o r a c i ó n d e l h i l o .
E s t o s v a r i a n d e p r o d u c t o r a p r o d u c t o r y s o n c a m b i a d o s c a d a v e z
q u e l o d e s e e .
E n l a f i g u r a 1 . 5 s e e x h i b e l a e s t a b i l i d a d t é r m i c a d e l n y l o n - 6
y n y l o n - 6 , 6.
-
-19-
T iem po d e e x p o sK io n , h F 1 6 . 1 .5 .E f e c t o d e la t e m p e r a t u r a y t »empo
d e exposiC tOn e n la r e te n c ió n d e la t e n a c i d a d d e l n y lo n -6 y — 6̂6C3i
E). E s t a b i l i d a d a l a l u z y c a l o r (3)
L U Z . - E n p r e s e n c i a d e l a l u z , el d i ó x i d o d e t i t a n i o , el c u a l s e
u t i l i z a n o r m a l m e n t e c o m o u n d e s l u s t r a n t e , r e a c c i o n a a u t o c a t a l i -
t i c a m e n t e c o n u n o x í g e n o p a r a f o r m a r el p e r ó x i d o , y e l p e r ó x i d o
d e g e n e r a l a p o l i a m i d a e n a u s e n c i a d e e s t a b i l i z a d o r e s , p o r e j e m
p l o , l a s s a l e s d e m a n g a n e s o ( e s t a b i l i z a d o r e s d e U V ) , t a m b i é n s e
u t i l i z a n a d i t i v o s , p o r e j e m p l o , á c i d o s h i p o f o s f o r o s o s , f o s f i t o s r
etc.
C A L O R Y L U Z . - L o s p r i n c i p a l e s p r o d u c t o s ( g a s e o s o s ) d e l a p i r ó l i
s i s d e l n y l o n - 6 s o n e l a g u a , d i ó x i d o d e c a r b o n o y a m o n i a c o . En
l a s f i b r a s n o d e s l u s t r a n t e s , l o s e s t a b i l i z a d o r e s q u e m á s s e u t i
l i z a n s o n l a s s a l e s d e c o b r e , e n l a d e g r a d a c i ó n p o r el c a l o r y
a l a l u z . L a s s a l e s s e a d i c i o n a n n o r m a l m e n t e a n t e s d e l a p o l i m ^
-
r i z a c i á n y s e p r e s e n t a n c o m i S n m e n t e e n f i l a m e n t o s d e h i l o d e 4 5 -
6 0 p p m d e Cu. E n l a f i g u r a 1 . 6 s e i l u s t r a el e f e c t o n o t a b l e d e
l a s s a l e s d e c o b r e e n l a e s t a b i l i z a c i ó n d e l n y l o n - 6 y n y l o n - 6 , 6.
D i v e r s o s m a t e r i a l e s o r g á n i c o s o i n o r g á n i c o s a c t ú a n c o m o c o e s t a
b i l i z a d o r e s s i n e r g e t i c o s c o n l a s s a l e s d e c o b r e , p o r e j e m p l o , -
y o d u r o s d e m e t a l á l c a l i , s a l e s e s t a n o s a s , á c i d o 2 - a m i n o - 3 » 5 - d i -
y o d o b e n z o i c o , 2 - h i d r o x i b e n z o t i a z o l , h i d r o b e n z a m i d a z o l , y 2 - m e r -
c a p t o b e n z o m e t i l t i a z o l .
? ) , E l e c t r i c i d a d (3)
L a c o n d u c c i ó n d e l a e l e c t r i c i d a d d e l n „ l o n es m u y b a j a . L a c o n
d u c t i v i d a d s e i n c r e m e n t a c o m o a u m e n t a el c o n t e n i d o d e l a h u m e —
d a d . L a c o n d u c t i v i d a d s e i n c r e m e n t a p o r v a r i o s o r d e n e s d e m a g n i
t u d p a r a el n y l o n - 6 , c o m o s e i n c r e m e n t a l a h u m e d a d r e l a t i v a de
So too 120 M O 160 180 200 220 240 260 280 300
T em p e ra tu ra , ®C
F I G 1 6 E f e c t o d e la ex po s iC to n e n a i f e d u r a n t e
24 h o r a s a d i f e r e n t e s t e m p e r a t u r a s e n
la r e t e n c i ó n d e la r e s i s t e n c i a e n f i b r a s
d e poUarntda < ?s t a b i l . za d a s y n o e s t a b i l i
za das< 3)
-
O a 1 0 0 $ . l a s p r o p i e d a d e s d e a i s l a m i e n t o d e l n y l o n s e m a n i f i e s
t a n , d e a c u e r d o a l a d i s p o s i c i ó n c o n l a c u a l s e a c u m u l a n l a s
c a r g a s e l é c t r i c a s e s t á t i c a s . L a s c a r g a s p o s i t i v a s o n e g a t i v a s
p u e d e n g e n e r a r s e f á c i l m e n t e e n l a s u p e r f i c i e p o r f r i c c i ó n o p o r
c o n t a c t o c o n o t r a s s u b s t a n c i a s a p r o p i a d a s , s e g u i d a s p o r l a s e p a
r a c i ó n .
E n e l p o l í m e r o f u n d i d o , e l i n c r e m e n t o d e l a h u m e d a d r e l a t i v a , -
l a a p l i c a c i ó n d e a c a b a d o s c o n d u c t i v o s , o l a i n c o r p o r a c i ó n d e
c i e r t a s s u b s t a n c i a s a n t e s d e s u h i l a d o a y u d a a d i s i p a r l a s c a r
g a s e s t á t i c a s . E n l a t a b l a 1 « 3 s e d a n a l g u n a s d e l a s c o n s t a n t e s
e l é c t r i c a s m á s i m p o r t a n t e s d e l n y l o n - 6 .
T*BH 1.1. M.OJN-15 COíiSTV'HTS n.rCT«?IC*S VL «YLnw-fí M .fiüfiPlrntf» . V4L0*r-sist*ncl* i 1* •up*rtiei#t 2 x 1012
r*tlat«nel* «*sp*elflcat m 2.6 x 1012resistencia di*líetriea» kVí/n QOOQ
eon*t*«t» dî líctr-ica 3.4
L o s v a l o r e s p a r a e l n y l o n - 6 , 6 s o n a p r o x i m a d a m e n t e i g u a l e s exce; ■
t o p a r a l a c o n s t a n t e d i e l é c t r i c a l a c u a l es m á s b a j a p a r a el
l o n - 6 .
1 . 3 . M a n u f a c t u r a y P r o c e s a m i e n t o
T o d a s l a s p o l i a m i d a s a e x c e p c i ó n d e l a s a r o m á t i c a s ( a r a m i d a s )
s e h i l a n ñ o r f u s i ó n . S s t e p r o c e s o es m á s e c o n ó m i c o p a r a e l p r o
c e s a m i e n t o d e p o l i a m i d a s q u e f u n d e n a b a j o d e a p r o x i m a d a m e n t e
-
- 2 2 -
280 Z , por lo cual *¡s prefiere para el nylon-6,6 y nylon-6.
El ^olímerc f u n d i d o se d e s c a r g a de u n e x t r u s o r , i e s d e u n a r e d
f u n d i d o r a d e m e t a l ( u n p r o c e s o c o m e r c i a l p r i m i t i v o ) , o d i r e c t a
m e n t e d e u n p o l i m e r i z a d o r , a u n f i l t r o , y u n a b o m b a r e g u l a d o r a .
L a b o m b a c o n t r o l a c o n e x a c t i t u d a l p o l í m e r o r e g u l a d o h a c i a u n
e m p a q u e , e l c u a l es u n a c o m b i n a c i ó n d e u n f i l t r o p e q u e ñ o y u n
h i l a d o r .
A l o p e r a r e l h i l a d o r , l o s f i l a m e n t o s d e l p o l í m e r o f u n d i d o p a s a n
a u n a c h i m e n e a v e r t i c a l , d o n d e s e e n f r i a n c o n a i r e o s i m u l t á n e a
m e n t e s e alargan, a l d i á m e t r o d e s e a d o . S e a p l i c a e l a c a b a d o y el
h i l o s e e n r o l l a e n u n a b o b i n a . L a s f i b r a s s o n e n t o n c e s c a l e n t a
d a s y a l a r g a d a s d e 4 0 0 - 6 0 0 $ d e s u l o n g i t u d o r i g i n a l p a r a e f e c —
t o s de c r i s t a l i z a c i ó n o r i e n t a d a y e n g r a n p a r t e p a r a m e j o r a r l a
r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n .
E n e s t a e t a p a , l a f i b r a o h i l o , e l c u a l c o n s i s t e d e u n b u l t o d e
f i b r a s , p u e d e s e r c o n v e n i e n t e p a r a a l g u n a s a p l i c a c i o n e s q u e r e
q u i e r e n f i l a m e n t o s r e c t o s o a c h a t a d o s . D o n d e l a s p r o p i e d a d e s es
p e c i a l e s , p o r e j e m p l o , m u y b a j a c o n t r a c c i ó n , s e p u e d e n r e q u e r i i y
c o m o e n l o s h i l o s p a r a l l a n t a s p u e d e a d i c i o n a r s e u n a e t a p a d e
r e l a j a c i ó n a l c a l o r »
E L h i l o t e x t u r i z a d o s e p r e f i e r e , n o u n a c h a t a d o , p a r a m u c h a s
a p l i c a c i o n e s , c o m o e n l a s c a r p e t a s o l a r o p a . E l t e x t u r i z a d o s e
i n t r o d u c e e n u n r i z a d o r , p o r m e d i o d e l c u a l l o s f i l a m e n t o s r e c -
-
- 2 3 -
t o s s e e n t r e l a z a n , e n r o l l a n , o l a e s t r u c t u r a a l a z a r s e e n s o r t i
ja. U n h i l o q u e se e l a b o r a de t al e s fi la m e n t o s , es m á s a b i e r t o
e n s u e s t r u c t u r a , m á s f l e x i b l e , y p r o p o r c i o n a t e l a s q u e s o n m á s
a g r a d a b l e s a l t a c t o , q u e l o s h i l o s a c h a t a d o s ,
S n a l g u n o s c a s o s , s e c o m b i n a n u n o o m á s p r o c e s o s c o n s e c u t i v o s ,-
p o r e j e m p l o , h i l a d o - e s t i r a m i e n t o o h i l a d o - e s t i r a m i e n t o - t e x t u r i -
z a d o , p a r a r e d u c i r l o s c o s t o s d e m a n u f a c t u r a *
E s t o s p r o c e s o s d e m a n u f a c t u r a p r o d u c e n h i l o s d e f i l a m e n t o s c o n
t i n u o s * E l c l a s i f i c a b l e p u e d e p r o c e s a r s e c o n f i b r a s n a t u r a l e s
p o r a j e m p l o c o n l a n a y a l g o d ó n .
1 * 3 . 1 . P r o c e s o d e f o r m a c i ó n d e l p o l í m e r o (6)N Y L O N - 6
a) . R u t a s t e c n o l ó g i c a s e x i s t e n t e s p a r a p r o d u c i r el n y l o n - 6
A u n q u e l a ó n i c a v í a p a r a p r o d u c i r n y l o n - 6 es l a p o l i m e r i z a c i ó n
d e c a p r o l a c t a m a , e x i s t e n d o s m é t o d o s d e p r o c e s a m i e n t o e n b a s e a
l a s c o n d i c i o n e s e m p l e a d a s e n l a e t a p a d e p o l i m e r i z a c i ó n ( v e r f i
g u r a 1 . 7 ) .
— P r o c e s o h i d r é l i t i c o ,
— P r o c e s o a n i ó n i c o o c a t a l i z a d o p o r u n a b a s e ( a n h i d r o ) .
E x i s t e u n t e r c e r p r o c e s o q u e u t i l i z a u n c a t a l i z a d o r á c i d o , p e r o
h a s t a el m o m e n t o n o s e h a u t i l i z a d o a e s c a l a c o m e r c i a l y s u i n
t e r é s h a s i d o m e r a m e n t e a c a d é m i c o .
-
-24-
0 PQLIHSil i AGI OI j rilIWOLITlJA j
caprolactama * PUHIFICACIOf DB NYLON-6
POLIlfiSRIZAClOtfANIONICA
LAVADO P R O C B S A K IE N T O
r
s e c a d o
■N Y LO N -b EN
? C ñ ü A DB
C H IP S
FIC. 1.7* Diagrama de bloques para la obtención del nylon-6 (6)
E n a m b o s c a s o s s e p a r t e d e l a m i s m a m a t e r i a p r i m a ( c a p r o l a c t a —
m a ) y s e t i e n e n p r á c t i c a m e n t e l a s m i s m a s e t a p a s d e p u r i f i c a c i ó n
y p r o c e s a m i e n t o f i n a l ; a u n q u e , c o m o y a s e d i j o , l a s c o n d i c i o n e s
d e r e a c c i ó n s o n d i f e r e n t e s y l ó g i c a m e n t e l a s o p e r a c i o n e s d e s e
p a r a c i ó n p r e s e n t a n d i f e r e n c i a s d e a c u e r d o c o n l a s c a r a c t e r í s t i
ca s d e l p o l í m e r o o b t e n i d o .
b). A n á l i s i s g e n e r a l d e l o s p r o c e s o s hidr< 5 l i t i c o y a n i ó n i c o (6)
El p r o c e s o s e i n i c i a ( h i d r ó l i t i c o ) c o n l a h i d r ó l i s i s á e l a l a c -
t a m a .
L a r e a c c i ó n q u e s e l l e v a a c a b o es»
í-! H20 f HO-C-JH2 CH2CH2 CH2 CH 2NH 2
Agua Acido Amino Capriónico
P.F. 18 P.J'. 1 3 1
n (O H 2 )5 NH
Caprolact&ma
P . M » 1 1 3
-
- 2 5 -
0 H
8 - c h 2 c h 2 c h 2 c h 2 c h 2 n - n H 20n
N y l o n -6 A g u aP . M . 1 4 , 0 0 0 - 2 0 , 8 0 0 P . M . 1 8
E l t a n a ñ o d e l a c a d e n a o p e s o m o l e c u l a r d e l p o l í m e r o f i n a l se
c o n t r o l a a g r e g a n d o a g e n t e s d e t e r m i n a c i ó n d e c a d e n a , q u e p o r
o t r o l a d o t a m b i é n h a c e n l a s v e c e s d e e s t a b i l i z a d o r e s . O n o de
l o s m á s u s a d o s es e l á c i d o a c é t i c o , a u n q u e t a m b i é n s e p u e d e n
u s a r a l g u n a s a m i n a s . E s t o s r e a c c i o n a n c o n l o s g r u p o s t e r m i n a l e s
h i d r ó x i l o o a m i n o d e l p o l í m e r o »
E n l a p r á c t i c a l a s r e a c c i o n e s d e i n i c i a c i ó n , a d i c i ó n , c o n d e n s a
c i ó n y t e r m i n a c i ó n o c u r r e n e n f o r m a s i m u l t á n e a y e l r e s u l t a d o
es u n e q u i l i b r i o e n t r e e l p o l í m e r o d e n y l o n - 6 c o n a p r o x i m a d a m e n
t e d i e z p o r c i e n t o d e c o m p u e s t o s d e b a j o p e s o m o l e c u l a r , q u e d e
b e n e l i m i n a r s e e n l a s e c c i ó n d e p u r i f i c a c i ó n o m e d i a n t e el l a v a
d o d e l a s p í l d o r a s s ó l i d a s o b t e n i d a s ( C h i p s ) .
l a s v e n t a j a s m á s s o b r e s a l i e n t e s d e e s t e p r o c e s o s o n : F á c i l c o n
t r o l , a p r o p i a d o p a r a t r a b a j a r a g r a n e s c a l a y I j g r a u n a l t o g r a
d o d e c o n v e r s i ó n .
3 n c o n t r a s t e c o n l a p o l i m e r i z a c i ó n h i d r ó l i t i c a , l a p c l i m e r i z a —
c i ó n a n i ó n i c " 1 s e l l e v a & c a b o e n c o n d i c i o n e s a n h i d r a s . L a r e a c
-
-26-
c i ó n s e c o n d u c e g e n e r a l m e n t e a t e m p e r a t u r a s q u e v a n d e s d e 69°C
( t e m p e r a t u r a d e f u s i ó n d e l a c a p r o l a c t a m a ) y l o s 215° C ( t e m p e r a
t u r a d e f u s i ó n d e l p o l í m e r o ) . E l c a t a l i z a d o r es u s u a l m e n t e l a c t a
m a t o d e p o t a s i o , p e r o p u e d e n u t i l i z a r s e o t r o s c o m p u e s t o s b á s i c o s
L a s p o l i m e r i z a c i o n e s a n i ó n i c a s s o n e s p e c i a l m e n t e s e n s i b l e s al
a g u a , l a c u a l e n v a r i o s c a s a s a t a c a a l c a t a l i z a d o r y a f e c t a l a
v e l o c i d a d d e r e a c c i ó n y el g r a d o d e p o l i m e r i z a c i ó n * L o s t i e m p o s
d e r e a c c i ó n d e e s t a p o l i m e r i z a c i ó n s o n m á s b a j o s q u e l o s u t i l i z a
d o s e n e l p r o c e s o h i d r ó l i t i c o ( d e u n o s m i n u t o s a h o r a s , c o n t r a
c e r c a d e 1 5 h o r a s ) .
L a s p r i n c i p a l e s v e n t a j a s d e l p r o c e s o a n i ó n i c o s o n , q u e a d e m á s d e
p o d e r u t i l i z a r e q u i p o s i m p l e a p e q u e ñ a e s c a l a , e l p o l í m e r o o b t e
n i d o p u e d e u t i l i z a r e q u i p o d e p r o c e s a m i e n t o m á s e c o n ó m i c o .
C u a l q u i e r a d e l o s p r o c e s o s p u e d e n t r a b a j a r e n f o r m a c o n t i n u a o
p o r l o t e s , a u n q u e l a p o l i m e r i z a c i ó n a n i ó n i c a r e s u l t a m á s a d e c u a
d a p a r a e l t r a b a j o p o r l o t e s . A m b o s t a m b i é n p u e d e n u s a r s e p a r a
p r o d u c i r el p o l í m e r o e n g r a d o f i b r a .
A n i v e l c o m e r c i a l e l p r o c e s o q u e h a t e n i d o m a y o r a c e p t a c i ó n es
e l h i d r ó l i t i c o , d e b i d o e n g r a n p a r t e a l a f a c i l i d a d d e c o n t r o l .
N Y L O N - 6 , 6
c) . R u t a s t e c n o l ó g i c a s e x i s t e n t e s p a r a p r o d u c i r e l n y l o n - 6 , 6 (6)
E l n y l o n - 6 , 6 s e p r o d u c e m e d i a n t e l a r e a c c i ó n e n t r e e l á c i d o a d f -
p i c o y l a h e x a m e t i l e n d i a m i n a .
-
-27-
0
HO-Ü - (CH2)4 - II- C - O H0
+ H^N -
A c i d o a d l p i c o H e x a m e t i l e n d i a m i n a ( H M D A )
P.M® 1 4 6 P . H . 1 1 6
HN - (OHg) N H GOO ( C H ^ - COO
A d i p a t o d e h e x a m e t i l e n d i a m o n i o ( s a l d e n y l o n )
P . M . 2 5 8
B n u n p r o c e s o q u e a b a r e s l a s s i g u i e n t e s e t a p a s í
— P r o d u c c i ó n d a l a s a l d e n y l o n
— C o n c e n t r a c i ó n d e l a s a l d e n y l o n
— P o l i m e r i z a c i ó n
— A c a b a d o y p r o c e s a d o
E n l a p r i m e r a e t a p a , h a y d o s p r o c e s o s d i f e r e n t e s p a r a p r o d u c i r
e l a d i p a t o d e h e x a m e t i l e n d i a m o n i o (o s a l d e n y l o n ) > e l p r o c e s o
q u e u t i l i z a a g u a c o m o s o l v e n t e , e n e l c u a l s e p r o d u c e u n a s o l u
c i ó n a c u o s a d e s a l d e n y l o n ; m i e n t r a s q u e el s e g u n d o p r o c e s o
u t i l i z a c o m o s o l v e n t e u n a l c o h o l , q u e d a c o m o r e s u l t a d o u n a s a l
d e n y l o n s ó l i d a .
D e i g u a l f o r m a , e n l a e t a p a d e p o l i m e r i z a c i ó n e x i s t e n d o s r u t a s
a l t e r n a t i v a s d e p r o c e s a m i e n t o , l a d i f e r e n c i a e n t r e a m b a s r u t a s
s e d e b e b á s i c a m e n t e a l t i p o d e r e a c t o r u t i l i z a d o e n l a p r i m e r a
f a s e d e p o l i m e r i z a c i ó n ( f i g u r a 1 . 8 ) .
-
- 2 8 -
SnluMón 'I** «
-
-29-
p r o c e s o q u e u t i l i z a a l c o h o l c o m o s o l v e n t e a l p r o d u c i r l a s a l e n
f o r m a s ó l i d a , p r e s e n t a c i e r t a v e n t a j a e n l a t r a n s p o r t a c i ó n , n o
o b s t a n t e » n o r m a l m e n t e l a s a l s e c o n s u m e i n m e d i a t a m e n t e y l a r u -
c i ó n ( t i e n e c o s t o s d e p r o d u c c i ó n m e n o r e s ) .
S i a s í s e r e q u i e r e , l a s o l u c i ó n d e n y l o n a c u o s a p u e d e p a s a r s e a
l a f o r m a s ó l i d a a g r e g a n d o a l a p r i m e r a á c i d o a d í p i c o y h e x a m e t í
l e n d i a m i n a , p a r a o b t e n e r u n p r e c i p i t a d o q u e s e l a v a c o n m e t a n o l
y s e s e c a p a r a o b t e n e r e l s ó l i d o d e s e a d o »
9). A n á l i s i s d e l a s a l t e r n a t i v a s d e p o l i m e r i z a c i ó n (6)L a p o l i m e r i z a c i ó n c o n s i s t e e n u n a p o l i c o n d e n s a c i ó n e n l a q u e e l
n y l o n - 6 ,6 s e p r o d u c e d e a c u e r d o a l a s i g u i e n t e r e a c c i ó n !
t a m á s u t i l i z a d a a e s c a l a c o m e r c i a l es l a q u e p r o d u c e l a s o l u —
M i p a t o d e h e x a m e t i l e n d i a m o n i o
P . M . 2 5 8
0
H 02( C H2)4 N H ( C H 2 )6 - N H 2 + H 20
n
Nylon-6,6P.M. 30,000
A g u a
P . M . 1 8
-
-30-
E L p r o c e s o d e p o l i m e r i z a c i ó n s e p u e d e e f e c t u a r t a n t o en f o r m a
c o n t i n u a c o m o p o r l o t e s o p r o c e s o i n t e r m i t e n t e ; e l p r o c e s o p o r
l o t e s p r e s e n t a l a i n c o n v e n i e n c i a d e q u e l a c a l i d a d d e l p r o d u c t o
p u e d e v a r i a r d e l o t e a l o t e y l a s c a n t i d a d e s d e p r o d u c t o q u e s e
p u e d e n m a n e j a r s o n r e l a t i v a m e n t e p e q u e ñ a s *
E n g e n e r a l , e l p r o c e s o c o n t i n u o o p e r a d e l a s i g u i e n t e f o r m a : L a
r e a c c i ó n t i e n e l u g a r e n v a r i a s e t a p a s y e n d i f e r e n t e s e q u i p o s ;-
l a p r i m e r a e t a p a d e r e a c c i ó n s e l l e v a a c a b o a p r e s i o n e s m a y o —
res- a l a s 1 8 a t m ó s f e r a s p a r a p r e v e n i r l a p l r d i d a d e H K D A ( p r o d u
c i d o a n t e r i o r m e n t e ) , e l v a p o r d e a g u a q u e a q u í s e p r o d u c e s e
e l i m i n a e n u n s e p a r a d o r s u b s e c u e n t e ; l a á l t i m a e t a p a d e p o l i m e
r i z a c i ó n s e e f e c t ú a a p r e s i o n e s a t m o s f é r i c a s o s u b a t m o s f l r i c a s
a f i n d e f a c i l i t a r l a r e m o c i ó n d e l a g u a f o r m a d a . A l o l a r g o d e
l a r e a c c i ó n l a t e m p e r a t u r a v a r í a e n t r e 2 0 0 y 300° C, m á s c o m á n —
m e n t e e n t r e 2 7 0 y 290°C, p a r a p r e v e n i r e l c o n g e l a m i e n t o d e b i d o
a l a e v a p o r a c i ó n d e l a g u a ( a l v a r i a r l a p r e s i ó n ) .
E n l a p o l i m e r i z a c i ó n , l a s d o s a l t e r n a t i v a s v i a b l e s s e r e a l i z a n
e n t r e s e t a p a s a u n q u e e n u n c a s o s e p a r t e d e u n a s o l u c i ó n d e njr
I o n a l 50 p o r c i e n t o m i e n t r a s q u e e n o t r o l a c o n c e n t r a c i ó n d e
l a s a l es d e 7 0 p o r c i e n t o . L a d i f e r e n c i a f u n d a m e n t a l s e e n e u e n
t r a e n l o s t i p o s d e r e a c t o r e s u t i l i z a d o s y l a s c a r a c t e r í s t i c a s
d e l p o l í m e r o m a n e j a d o .
-
-31-
B n el p r i m e r p r o c e s o c o m e r c i a l p a r a e l h i l a d o d e n y l o n , f u e r o n
a l m a c e n a d o s c h i p s d e p o l í m e r o b a j o p r e s i ó n d e n i t r ó g e n o e n u n a
t o l v a s e l l a d a d e l a c u a l f l u y e r o n p o r g r a v e d a d a u n c a r r e t e p í a
n o , c a l e n t a d o p o r u n s i s t e m a c e n t r a l Dovrtherm. L a p r e s i ó n d el
n i t r ó g e n o c o n d u c e a l p o l í m e r o f u n d i d o a u n a b o m b a d e e n g r a n e , -
l a c u a l f o r z a l a c o r r i e n t e d e l p o l í m e r o a u n f i l t r o c o n e m p a q u e
( r e l l e n a d o d e a r e n a ) y u n h i l a d o r ; l a s t e m p e r a t u r a s d e o p e r a ----
c i ó n s e m a n t u v i e r o n m e d i a n t e u n s i s t e m a d e i n t e r c a m b i o d e calor.
L o s f i l a m e n t o s d e l p o l í m e r o f u n d i d o f u e r o n e n f r i a d o s p o r m e d i o
d e u n f l u j o d e a i r e a m b i e n t e e n u n a c h i m e n e a c o n p a n e l e s l a t e r a
l e s p a r a p r e v e n i r l a s p e r t u r b a c i o n e s d e l a i r e e x t e r i o r , y e l f i
l a m e n t o c o n v e r g e s o b r e u n a g u í a d e c e r á m i c a p a r a f o r m a r l a f i —
b r a p o r e l h i l a d o r . E L a c a b a d o f u e a p l i c a d o c o n u n r o l l o , y l a
f i b r a f u e e n r o l l a d a e n u n a b o b i n a .
E l h i l o f u e e s t i r a d o , e n r o l l á n d o s e p o r c o m o d i d a d , y e n t r e t e j i d o
e n e m p a q u e s d e e m b a r q u e .
E n l o s 50 ( s), f u e d e s a r r o l l a d o u n s i s t e m a c o n t i n u o d e p o l i m e r i
z a c i ó n d e l n y l o n , f u e d i r e c t a m e n t e a c o p l a d a a l a s u n i d a d e s d e
h i l a d o , a s í s e e l i m i n ó l a n e c e s i d a d d e l o s c h i p s d e p o l í m e r o ,
l a p o l i m e r i z a c i ó n c o n t i n u a s e u t i l i z a , p a r a r o p a , c a r p e t a s , h i
l o s d e f i l a m e n t o i n d u s t r i a l , y l o s c l a s i f i c a b l e s d e n y l o n ( m e z
c l a s d e f i b r a s ) . L a c a p a c i d a d d e u n a m á q u i n a c o n t i n u a d e h i l a d o
1.3.2. Hilado de hilo de filamento continuo (3)
-
-32-
c o n p o l i m e r i z a c i ó n d i r e c t a p u e d e s e r m a y o r a 7 0 , 0 0 0 t / a ñ o . l a
u t i l i z a c i ó n d e e x t r u s o r e s f u e o t r o a v a n c e i m p o r t a n t e , e n l u g a r
d e l o s f u n d i d o r e s d e m a l l a , p a r a el f u n d i d o d e l o s c h i p s d e l p o
l i m e r o .
L o s e x t r u s o r e s p u e d e n s e r h o r i z o n t a l e s o v e r t i c a l e s , c o n v e n t e o
o s i n v e n t e o , c o n c a p a c i d a d e s d e 5 0 0 0 - 7 0 0 0 t/afío.
D e s p u é s d e l a e x t r u s i ó n s e u t i l i z a u n a b o m b a d e r e g u l a c i ó n p a r a
p r o p o r c i o n a r v e l o c i d a d e s d e f l u j o e x a c t a s d e l p o l í m e r o p o r u n i
d a d d e t i e m p o .
E L p o l í m e r o p u e d e c o n t e n e r r e s i d u o s d e c a t a l i z a d o r , p a r t í c u l a s
d e g e l , a d i t i v o s p r e c i p i t a d o s , etc, l o s c u a l e s o b s t r u y e n l o s
o r i f i c i o s d e l h i l a d o r . D e b e f i l t r a r s e y s o m e t e r s e a vina f u e r z a
c o r t a n t e , p a r a a l c a n z a r u n a h o m o g e n i d a d d e l f u n d i d o .
L a f i l t r a c i ó n y e l c o r t a d o s e v e r i f i c a n e n l a u n i ó n d e l e m p a —
q u e , e l c u a l c o n s i s t e d e u n e q u i p o d e f i l t r a c i ó n - c o r t a d o r a d h e
r i d o d i r e c t a m e n t e a l p l a t o d e d i s t r i b u c i ó n y a l h i l a d o r . U n em
p a q u e a v a n z a d o c o n s i s t e d e u n a c a v i d a d c i l i n d r i c a , r e l l e n a d a
c o n c a p a s d e a r e n a e s p e c i a l d e d i f e r e n t e s t a m a ñ o s , c o n e l m á s
f i n o e n l a p a r t e i n f e r i o r y c o n e l m á s g r u e s o e n l a p a r t e s u p e
r i o r . E s t a a r e n a es r e t e n i d a m e d i a n t e t a m i c e s d e m a l l a f i n a .
L a s c a p a s d e a r e n a h a n e s t a d o s u p l a n t a d a s p o r d i s e ñ o s e s p e c i a
l e s d e t a m i c e s y i n c r u s t a c i o n e s d e m e t a l .
Se cuenta con discos de hilar de hasta 500 orificios. Los fila
-
33'
mentos se introducen por la parte superior de una torre o chime nea, donde se enfrían por aire a contracorriente.EL flujo de aire se controla cuidadosamente para evitar turbulencias» Por la parte superior de la chimenea, los filamentos convergen para formar la línea del hilo en la forma de " V H me diante broches de cerámica entrelazados o otros dispositivos si milares. Esta línea de hilo se conduce a un piso, abajo del cual se aplica el acabado, y se enrolla en las bobinas de hilar. Oh aparato convencional de hilado se ilustra en la figura 1.9.
El p o l í m e r o se f u n d e e n u n e x t r u s o r , el c u a l a l i m e n t a a u n a l í -
F I O 19 A p a ra to de h ila d o conven ciona l
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nea múltiple de hilado. K L p o l í m e r o se d i s t r i b u y e p o r u n a s e r i e de bomba3 y después a los hiladores en d o n d e se forma el hilo. Los hilos pasan a las chimeneas de extinción, a tubos acondicio nadores, sobre rollos de acabado, sobre rollos de entretejido,- y finalmente a los carretes. E n los aparatos en l a figura 1 . 9 se utilizan carretes de repuesto para un cambio rápido de un ro lio nuevo para evitar pérdidas de hilo. Los hilos pasan después mediante transportadores de monorriel a las áreas de estiramien to. Las etapas de hilado, filtración, extrusión, extinguido, y acabado son probablemente las etapas más importantes debido a sus efectos en la calidad, resistencia, y uniformidad d e las fi bras.Dna terminal de hilo con una orientación diferente, un diferente régimen de calor, o un cambio en la humedad puede conducir a una raspadura en la textura final tejida. Así, cualquier porr*— ción del polímero en el hilo deberá ser tan reólogicámente uniforme como sea posible.La velocidad de enrollado de las bobinas a medida que se incrementa, las regiones amorfas y cristalinas se orientan más con respecto al eje de la fibra. La relación de elongación y estira miento residual como resultado disminuyen, y se incrementa la tenacidad.
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P o r e j e m p l o , e n v e l o c i d a d e s d e hilado d e 500 m/min, la elonga— ción puede ser de 400-500$, dependiendo d e otras condiciones, - por ejemplo, el peso molecular del polímero, temperatura de fusión, tex (den) del filamento.A 1000 m/min, la elongación puede ser de 200-300# y se declina casi linealmente a 60-70$ a 3500 m/min y más gradualmente des— puós que la velocidad se incrementa. A 6000 iq/min el hilo no re quiere un estiramiento adicional para el desarrollo de sus propiedades ¿tiles para su empleo en la ropa*EL nylon-6,6 que se hila con una velocidad de 2500-3300 m/min. resulta con una elongación de 70-100$ (nylon parcialmente orien tado); el producto es apropiado como material de alimentación para el estiramiento-texturizado a 700-800 m/min.1.3.3. Estiramiento-entretejidoUn hilo (hilado) se estira continuamente como sea necesario para desarrollar en mayor grado sus propiedades titiles. La utilización de un estirador-entretejedor, alarga y entreteje el hilo para hacer un bulto más adhesivo. Las bobinas de hilar son utilizadas para el estiramiento-entretejido, donde el hilo fue estirado y removido de las bobinas a una velocidad constante, colocándolo en un broche o espiga caliente y, pasandolo usualmen— te sobre un rollo de estiramiento caliente, el cual es rotado
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más rápidamente que la velocidad de alimentación por un factor que depende de la cantidad de estiramiento deseado. EL hilo fue enrollado y entretejido por un mecanismo estandará en una bobina para su embarque^1.3.4. Hilado-estiramiento (3)La combinación exitosa de los procesos de hilado y estiramiento reduce los costos de manufactura. Su primer aplicación fue al hilo textil poliéster, y en 1960, a hilos para llantas y ropa de nylon.La combinación preferida con la polimerización continua, es el proceso de hilado-estiramiento para los hilos de filamento de nylon, como también para el poliáster. Este proceso se realiza en un equipo de hilado-estiramiento, que es similar al mostrado en la figura 1.9, generalmente este es una unidad de doble unión.
La principal diferencia es la adición de godets de alargado y equipo de relajación para el proceso de hilado-estiramiento. En la figura 1.10 se ilustra la etapa de relajación para la manufactura de hilos para llantas.Generalmente, se utilizan relaciones de estiramiento superiores para hilos para llantas, que hilos para carpetas o ropa*
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b ^ ¡
" O I a m o n to n a m ie n to e x t in g u id o
R o l lo s a h m e n ta d o re s
Pasador dee s t i r a m ie n to
Segunda e tapa de la xona de e s t ira -^ , m íe n to ( re í 1 2 -1 9 )
:a l ie n te ’ — h u í ^ í ^E n tra d a d» a . r e __ \ .,/ ,
P r im e ra etapa de lazona de e s t ira m « e n to ( re l3 .7 )U n id a d in t e r n a con a c e i t e c a lie n te , pasador d e ro tac io 'n le n ta de86 cm de día'metrot 75 cm de largo
S a l id a d e l a ire = ►
^Rollos de relajación
Zona d# r e ta i a c ió n ; con 9.5 v u e lta s de e n ró lla m ie n to , a 250PC y un t ie m p o de re s id e n c ia d e l a i r e d e 0.3 s
1mpaque d e l h* to
e s t i r a d o
F IO 1 10 A p a r a to de b . la d o - « t< f a ^ . e n t o O )
Texturizado (3)E n g e n e r a l , l o s h i l o s t e x t u r i z a d o s s o n h i l o s d e f i l a m e n t o s q u e
t i e n e n ur. v o l u m e n a p é e n t e m á s g r a n d e o s e h a c e n m á s f l e x i b l e s
p o r d i s t o r c i o n e s m e c á n i c a s 0 E s t a s d e f o r m a c i o n e s d e l o s f i l a m e n
t o s p u e d e n p r o d u c i r s e p o r c o m p r e s i ó n b a j o c a r g a , o p o r d o b l a —
m i e n t o s o b r e u n b o r d e d e r a d i o s peo.ueños o r e t o r c i e n d o l a s h e -
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los hilos de nylon abultado con un tex fino de (1*7-22 tex) se utilizan para entretejer, y para telas texturizadas en la elabo ración de ropa y los de tex grueso (110-400 tex) se utilizan pa ra elaborar carpetas. los hilos se texturizan para incrementarla cubierta de la tela, para mayor recuperación a la deforma--ción, una textura más agradable, y mayor claridez.A). Tex-fino (3)En una serle de patentes se describe el enrizado de tubos de em paque de hilos de tex-fino. Generalmente, el rizado comercial de tex fino ha estado limitado a una o algunas terminales, por ejemplo, hilos.Sin embargo, en el sistema Spunize, se utiliza un urdidor de bo las en conjunto con tejedoras con terminales múltiples, para ri zar y texturizar simultáneamente 400 o más terminales de hilo dé tex-fino. El hilo estirado se acelera mediante rollos alimen tadores, y choca el hilo junto a un tubo de empaque donde se do bla, plega, y forman los rizos como resultado del ablandamiento por el calor en el tubo de empaque. F1 hilo rizado se estira en el tubo de empaque a una velocidad constante.la cantidad de textura y permanencia de tejido se controla me— diante el tiempo de residencia del hilo y temperatura en el tubo de empaque. Un incremento del tiempo de residencia puede ser
bras como una masa.
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acempañado con un incremento en el peso o presión posterior en el tubo de empaque, resultando con un aumento en el rizado. El efecto neto del tratamiento es la disminución del peso.Un hilo abultado se produce de rizos afilados y se afecta por estiramiento del hilo sobre una cuchilla caliente. En un proceso dos o más terminales de hilo se estiran por cada posición abultada. El hilo se alimenta a un cilindro rotatorio, el cual lo alarga y calienta; el bulto de hilo plastificado se estira entonces sobre una cuchilla. El ángulo agudo por medio del cual se conduce el hilo causa que la superficie de cada filamento próxima al cuchillo rizador sea comprimido y el exterior a ser alargado, ai este punto se presenta un hilo no texturizado, pero mediante un rollo enfriador se fijan las distorciones. El hi lo puede ser enrollado directamente en un empaque o expedido so bre otro rollo caliente, donde puede estabilizarse la energía latente del rizado y después liberarse en distintos niveles, -- así generando por minuto rollos o rizos por la variación de la tensión y temperatura. En otros casos, no se desarrolla la textura hasta secar y aplicar el acabado de la tela. Una de tales marcas de hilo abultado es la de " Agilon ".Técnicas de manufacturado especiales se utilizan para p r o i ’ci r un hilo alimentador de n y l o n con p r o p i e d a d e s e x c e l e n t e s d e e n — tretejido-reforzado.
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B 1 h i l o e s t i r a d o , e l c u a l s e c a l i e n t a m e d i a n t e u n c a l e n t a d o r r a
d i a n t e o d e c o n t a c t o m u y c e r c a d e s u p u n t o d e f u s i ó n , es e n t r e
t e j i d o d e 3 0 - 4 0 v u e l t a s p o r c e n t í m e t r o , y e n f r i a d o .
Se tienen máquinas con velocidades d e e j e d e hasta 3 6 0 , 0 0 0 r p m * económicas y competitivas con otros procesos de texturizado. EL producto es principalmente un hilo alargado antes que un hilo abultado. Un proceso modificado de entretejido-reforzado, reduce el hilo alargado por un subsecuente calentamiento y tensión en condiciones controladas, produciendo un hilo de nylon abulta do. Bete proceso se consume o por adición de una etapa de calen tamiento-entretejido a una temperatura baja o por tratamiento de vapor o agua caliente del hilo en tubos perforados en una má quina secante bajo presión»Un estiras!ento-texturizado comprende un proceso de texturizado- entretejido-reforzado y una etapa de estiramiento simultáneo pa ra la producción de hilo texturizado de calcetería y ropa» la máquina moderna consiste de discos rotatorios para el entretejído del hilo, con velocidades d e procesamiento máximas de 8 0 0 ----900 m/min*Un h i l o a l i m e n t a d o r d e n y l o n o r i e n t a d o p a r c i a l m e n t e c o n u n a e l o n g a c i ó n d e l 80$ r e q u i e r e d e u n a r e l a c i ó n d e e s t i r a m i e n t o de 1 . 3 ( a p r o x i m a d a m e n t e ) p a r a r e p r o d u c i r l a s p r o p i e d a d e s a p r o p i a —
d a s p a r a s u u t i l i z a c i ó n e n l a r o p a .
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En el texturizado por boquilla de aire o texturizado Taslan, - los hilos son pasados por una boquilla de aire, con controles de enredo. EL hilo se introduce en un tubo venturi en la boqui lia de aire, donde la turbulencia de una corriente de aire com primido causa el desarrollo de rizos y texturas. Muchas variaciones de este proceso se han estado utilizando para obtener diferentes efectos de abultamiento y novedad» EL producto se caracteriza como un bulto sólido y prácticamente no alargado. B). (Dex-grueso (3)EL hilo texturizado con tex grueso se utiliza principalmente para carpetas de adornar.ün proceso de engranaje-enrizado para la producción de hilo texturizado se describe en diversas patentes» EL proceso de texturizado puede adaptarse a una operación de textura como un estiramiento-entretejido o un hilado-estiramiento. El hilo estirado (plastificado) se libera a un par de engranes dentados.La frecuencia de rizado es una función del grado de inclina--ción del endentado de los engranes. La permanencia del rizado del hilo depende de su temperatura durante este proceso y el endurecimiento al finalizar este.En el texturizado de boquilla con fluido, el hilo y vapor ca— liente (6 sobrecaliente) pasan a altas velocidades en una cama ra pequeña.
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E1 hilo as calentado para plastificario, y es entonces texturi zado, con control del flujo de turbulencia del vapor.El texturizado por boquilla con fluido difiere del texturizado por Taslan. en el que la textura en cada filamento tiene una forma al azar, una configuración tridimensional curvilínea y el bulto de masa esta libre de rizos, mientras que en el proce so Taslan se amontona el hilo para formar rizos y nudos en el bulto del hilo*33. rizado por caja de empaquetamiento de hilos de tex grueso de 90-56 tex es similar al descrito para el proceso Spunize pa ra hilos de tex fino. El rizado de tex grueso difiere del proceso convencional de tex fino en que, generalmente, se alimentan terminales múltiples simultáneamente en una caja de empa— quetamienta*.SI proceso básico de entretejida-reforzado que se utiliza en la producción de hilo abultado con tex-fino, también se utiliza en si texturizado con tex-grueso de hilos de nylon para la elaboración de carpetas (nylon-6), pero su empleo no ha sido tan general como algunos otros procesos, por causa de las limi taciones económicas, del resultado de velocidades bajas realizables con las máximas velocidades de eje disponibles.
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C A P I T U L O 3 1
P R O C E S O S D E R E C I C L A J E
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El c i c l o d e l o s p l á s t i c o s d e b e r á s e r c o m o s e i n d i c a e n l a f i g u
r a 2.1.
I I . PROCESOS D3 HKOIOLAJE
? I G . 2 . 1 . C i c l o d e l o s p l á s t i c o s ( 1 9 )
S e d e f i n e el r e c i c l a d o c o m o c u a l q u i e r t i p o d e p r o c e s o e n el q u e
l o s m a t e r i a l e s o a r t í c u l o s s e r e c u p e r a n y t r a t a n c o n e l f i n d e
c o n s e g u i r algiín b e n e f i c i o o p r o d u c t o a d i c i o n a l , s e p u e d e e s t a — *
b l e c e r c u a t r o t i p o s d e r e c i c l a d o s :
1. H e c i c l a d o p r i m a r i o s A p r o v e c h a m i e n t o d e l o s r e s i d u o s e n l a
m i s m a l í n e a d e p r o d u c c i ó n y c o n l a arisma a p l i c a c i ó n a l a q u e
e s t a b a n i n i c i a l m e n t e d e s t i n a d o s . S e a p l i c a , g e n e r a l m e n t e , a
l o s r e s i d u o s i n d u s t r i a l e s ( r e c o r t e s , r e b a b a s , e t c . . . ) p r á c t i
c a m e n t e s i n s u f r i r d e g r a d a c i ó n . P o r e j e m p l o , d i s c o s f o t o g r á
f i c o s s i n v e n d e r o c a j a s d e b o t e l l a s s i n u t i l i z a r .
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2. R e c i c l a d o s e c u n d a r i o s H e p r o c e s a d o e n p r o d u c t o s c o n m e n o r e s
e x i g e n c i a s d e p r o p i e d a d e s . S e r e f i e r e a l a p r o d u c c i ó n d e m a t e
r í a l e s q u e t i e n e n p r o p i e d a d e s f í s i c a s y q u í m i c a s i n f e r i o r e s
a l p r o d u c t o o p o l í m e r o o r i g i n a l .
3. R e c i c l a d o t e r c i a r i o * R e c o n v e r s i ó n d e l o s r e s i d u o s e n c o m p u e s
t o s q u í m i c o s m á s s i m p l e s , m e d i a n t e p r o c e s o s t a l e s c o m o l a p i
r ó l i s i s p a r a o b t e n e r s a c e i t e s , c e r a s , g r a s a s , m o n ó m e r o s , etc.
4. R e c i c l a d o c u a t e r n a r i o s E m p l e o d e l o s r e s i d u o s p l á s t i c o s c o m o
f u e n t e d e e n e r g í a . P o r e j e m p l o , l a i n c i n e r a c i ó n p a r a a p r o v e —
c h a r l a e n e r g í a c a l o r í f i c a d e s p r e n d i d a .
2 . 1 . R e c i c l a d o p r i m a r i o
E l r e c i c l a d o p r i m a r i o s e d e f i n e c o m o e l a p r o v e c h a m i e n t o d e t o d o s
l o s r e s i d u o s e n l a m i s m a l í n e a d e p r o d u c c i ó n y c o n l a m i s m a a p l i
c a c i ó n a l a q u e e s t a b a i n i c i a l m e n t e d e s t i n a d o e l m a t e r i a l d e p a r
t i d a .
S e a p l i c a , g e n e r a l m e n t e , a l o s r e s i d u o s i n d u s t r i a l e s ( r e c o r t e s , -
r e b a b a s , e t c . . ) , p r á c t i c a m e n t e s i n s u f r i r d e g r a d a c i ó n . P o r e j e m
p l o s c a j a s d e b o t e l l a s s i n u t i l i z a r .
S e u t i l i z a n r e s i d u o s n o c o n t a m i n a d o s p a r a s u t r a n s f o r m a c i ó n e n
p r o d u c t o s a c a b a d o s . G e n e r a l m e n t e s e m e z c l a n c o n m a t e r i a l v i r g e n
e n d i v e r s a s p r o p o r c i o n e s .
E t r e c i c l a d o p r i m a r i o s e l l e v a a c a b o a l g u n a s v e c e s d e n t r o d e
l a p r o p i a i n d u s t r i a p r o d u c t o r a d e l r e s i d u o , y o t r a s f u e r a d e
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L o s p r i n c i p a l e s p r o b l e m a s t é c n i c o s d e l r e c i c l a d o p r i m a r i o son»
a) L a d e g r a d a c i ó n d e l m a t e r i a l , d e b i d a a l a r e p e t i c i ó n d e l p r o
c e s a m i e n t o .
b) C o n t a m i n a c i ó n d e l p l á s t i c o r e p r o c e s a d o .
c) M a n e j a r r e s i d u o s d e b a j a d e n s i d a d a p a r e n t e ( e s p u m a s , p e l í c u
l a s , e t c . . ) .
L a s e n s i b i l i d a d d e l o s p l á s t i c o s a l a d e g r a d a c i ó n v a r i a d e u n o s
a o t r o s . L o s p o l i e t i l e n o s m a n i f i e s t a n u n a d i s m i n u c i ó n d e l í n d i
c e d e f l u i d e z ; e l P P a u m e n t a s u í n d i c e d e f l u i d e z y d i s m i n u y e
s u