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Sanjana Haresh Sadhwani Tecnología de Polímeros

5º Ing. Química Mayo 2009

TEXTILES POLIMÉRICOS

Textiles Poliméricos Sanjana Haresh Sadhwani

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Contenido 1. ANTECEDENTE HISTÓRICO ........................................................................................................ 2

2. CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS TEXTILES ................................................................................... 2

3. DIFERENCIA ENTRE EL TÉRMINO ARTIFICIAL Y SINTÉTICO ........................................................ 3

4. FIBRAS MANUFACTURADAS QUÍMICAS .................................................................................... 3

4.1. Fibras artificiales ................................................................................................................ 5

4.1.1. Clasificación de fibras artificiales: ............................................................................... 5

4.2. Fibras sintéticas .................................................................................................................. 8

4.2.1. Clasificación de las fibras sintéticas: ........................................................................... 9

4.2.2. La carga electrostática en fibras sintéticas ............................................................... 15

5. INNOVACIONES TEXTILES ........................................................................................................ 17

5.1. Fibras ultra-hidrófobas ..................................................................................................... 17

5.1.1. Capa hidrófoba mediante un polímero injerto y nanopartículas .............................. 17

5.1.2. Modificación de la superficie con nanopartículas intercambiables .......................... 18

5.1.3. Capa porosa hidrófoba .............................................................................................. 18

5.1.4. Alcance a la industria ................................................................................................ 19

5.2. Polímeros con efecto de memoria ................................................................................... 19

5.3. Fibras biodegradables ...................................................................................................... 20

5.4. Textiles en la ropa deportiva: ........................................................................................... 21

5.5. Textiles con propiedades especiales: ............................................................................... 22

5.5.1. Textiles inarrugables ................................................................................................. 22

5.5.2. Textiles autolimpiables:............................................................................................. 22

5.5.3. Textiles repelentes a microorganismos: ................................................................... 22

5.5.4. Textiles a base de fibra de polibenzimidazol: ........................................................... 22

6. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA ................................................................................................... 23


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1. ANTECEDENTE HISTÓRICO

El hilado y el tejido de los textiles aparecen muy pronto en la historia. Algunos ejemplos son la utilización del lino, que se remonta a la Edad de piedra (Europa meridional), la lana, empleada durante la Edad de Bronce (norte de Europa) y la seda, originaria de China, que se fabricaba hace más de 5.000 años. Estas fibras se obtenían a partir de la propia naturaleza pero, aunque existen más de 500 fibras naturales, sólo se pueden utilizar pocas a nivel industrial, puesto que no todas las materias pueden hilarse ni todos los pelos y fibras orgánicas pueden ser convertidos en tejidos. Figura. 1. Seda

Los materiales deben tener características textiles; esto significa que deben cumplir con unas condiciones determinadas de ligereza, elasticidad, longitud, finura, resistencia,…

Figura. 2. Fibra de lana

Con el tiempo la demanda textil fue aumentando, por lo que fue necesaria la introducción de las fibras químicas, las cuales presentan la ventaja de que pueden producirse según las necesidades manteniendo uniformidad en la calidad sin tener que depender de la naturaleza, además de ofrecer un precio más bajo.

2. CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS TEXTILES

Las fibras textiles se dividen en dos grandes grupos: fibras naturales y fibras artificiales.

En el primer grupo se incluyen las fibras que se encuentran como tal en estado natural y sólo requieren una ligera adecuación para ser hiladas y utilizadas como materia textil.

Figura. 4. Algodón hilado

Figura. 3. Algodón


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El segundo grupo está constituido por una gran diversidad de fibras que no existen en la naturaleza y por tanto, han sido fabricadas mediante un proceso industrial.

Dentro de las fibras naturales, se puede hacer una subdivisión en función del reino natural del que proceden: animales (lana, seda), vegetales (algodón, lino) y minerales.

Figura 5. Lino

En cuanto a las fibras artificiales, una parte de ellas, más raras y menos abundantes son las manufacturadas físicas (proceden de la industria que por medios físicos le confiere a una materia forma de fibra como el vidrio, papel y diversos metales).

Fig. 6. Fibra de vidrio

El otro gran conjunto está constituido por las fibras manufacturadas químicas, obtenidas en la industria química a base de polímeros naturales (fibras artificiales) o polímeros sintéticos (fibras sintéticas).

3. DIFERENCIA ENTRE EL TÉRMINO ARTIFICIAL Y SINTÉTICO

El término sintético hace referencia a un producto obtenido a partir de elementos químicos (síntesis química). Por el contrario, el adjetivo artificial alude a un producto elaborado mediante compuestos ya existentes en la naturaleza.

4. FIBRAS MANUFACTURADAS QUÍMICAS

Como ya se ha mencionado anteriormente, dentro de este grupo se encuentran las fibras artificiales y las fibras sintéticas.

Ambas proceden de polímeros que han sido convenientemente alineados y orientados, encadenados unos a otros de forma continua y con una fuerte cohesión entre ellos, constituyendo así un cuerpo alargado, flexible, duro y resistente a muchos agentes, tanto físicos como químicos.

Se trata de una fibra que no existe como tal en la naturaleza sino que ha sido construida manufacturando la materia prima adecuada, aquélla que encontramos en un estado de polimerización previa; se encadenan estos polímeros y en la hilera se le da a la materia la forma de fibra.


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Fibras artificiales: Se fabrican a partir de la transformación química de productos (polímeros) naturales. Presentan propiedades semejantes a las fibras naturales y, aunque pueden obtenerse a partir de proteínas vegetales presentes en determinadas plantas (cacahuetes, maíz o soja) o polímeros (alginato), generalmente derivan de la celulosa y caseína.

Figura 7. Celulosa

Fibras sintéticas: Se obtienen a partir de polímeros sintéticos (proceso de síntesis química).

Éstas tuvieron una mayor y más rápida difusión textil Por otro lado, la ingente producción petrolífera en todo el mundo, junto con el avance industrial de su refinado, ha proporcionado gran cantidad de subproductos de los hidrocarburos brutos que son aprovechados en la industria química de las fibras sintéticas.

Fig. 8. Fibras de Nylon

A continuación se muestra una tabla con algunos ejemplos de fibras artificiales y sintéticas:

FIBRAS MANUFACTURADAS QUÍMICAS De polímeros naturales FIBRAS ARTIFICIALES

De polímeros sintéticos FIBRAS SINTÉTICAS

Viscosa Acrílicos Modal Aramidas

Acetato desacetilado Clorofibras Acetato Elastano

Triacetato Elastodieno Proteína Fluorofibras Alginato Modacrílicas

Cuprocelulosa Poliamidas (nylon) Rayón Policarbonamida

Poliéster Polipropileno Polietileno Poliuretano Trivinil Vinilal Policarbonato


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4.1. Fibras artificiales

Las fibras artificiales fueron investigadas por primera vez por Hilaire Bernigaud, considerado como el impulsor de esta industria. Éste añadió ciertos disolventes a la celulosa obteniendo una solución densa y viscosa que filtró a través de una plancha con diminutos agujeros. Al atravesarla, el líquido formaba pequeños filamentos que, una vez secos, constituían fibras fáciles de adaptar al hilado y al

tejido. Había descubierto el rayón.

Fig. 9. Hilaire Bernigaud

La elaboración de estas fibras se ha ido perfeccionando desde la producción de la fibra hasta la fabricación de los tejidos y su mezcla con otras fibras, tanto naturales como artificiales. Actualmente, estas fibras son muy valoradas. Asimismo, la creciente demanda de papel ha producido un aumento de los precios y que las fibras de calidad que proceden de la celulosa tengan también precios elevados.

A continuación, se va a comentar de manera breve las propiedades más destacadas.

Propiedades positivas:

Tacto suave y muy flexibles Buen comportamiento frente a la formación de bolitas

(pilling) Buenos conductores de calor y fríos al tacto Alta solidez del color

Fig. 10. Viscosa (colores)

Propiedades negativas:

Estos tejidos se arrugan con mucha facilidad debido a su estructura poco cristalina

Alta sensibilidad al agua y a exposiciones prolongadas a la luz, factores que producen la pérdida de resistencia

Estos materiales se hinchan mucho y deforman fácilmente Son atacados por los detergentes y otros componentes

presentes en los preparados para el lavado doméstico. Es conveniente limpiar en seco

Fig. 11. Tejido arrugado

4.1.1. Clasificación de fibras artificiales: Como se indicó anteriormente, las fibras artificiales más importantes son las manufacturadas a base de polímeros celulósicos y, de entre ellas, destacan la viscosa, el acetato, el triacetato, el rayón y el tencel.


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4.1.1.1. Viscosa (CV):

Fue creada por el científico francés Hilaire de Chardonnet. Se trata de un producto que se obtiene mediante el tratamiento de la celulosa (fibras de madera o algodón) con hidróxido sódico y disulfuro de carbono formando xantato de celulosa, que se disuelve con más hidróxido de sodio. La viscosa resultante se extruye en un baño ácido o a través de una ranura para producir celofán, o a través de un pequeño orificio para fabricar rayón (a veces llamado viscosa).

Figura 12. Obtención de la viscosa

Aplicaciones industriales:

En primer lugar, se utilizó en recubrimientos de telas, para lo que resultó muy apropiada. No obstante, este material resultó ser muy frágil para otro tipo de aplicaciones como mangos de paraguas. El desarrollo de la tecnología de la viscosa se condujo a la producción de hilos para bordados y decoración. En las décadas del 20 y 30 la producción ya había alcanzado niveles importantes y reemplazó al uso tradicional del algodón para la fabricación de medias y ropa interior femenina. Otro de los usos era como forros y recubrimientos, como material estructural para toallas y manteles, y en forma de hilos de alta tenacidad para cubiertas de las ruedas de automóviles. También se utilizó en la fabricación de esponjas y trapos absorbentes.

Figura 13. Telas de viscosa

Las ventajas que presenta esta fibra son buena elasticidad y buena capacidad de absorción de agua. Sin embargo, al humedecerse se vuelve muy frágil.

Actualmente, el uso de la viscosa es cada vez menos común debido a los efectos contaminantes del disulfuro de carbono y otros subproductos del proceso.


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4.1.1.2. Rayón:

Fue la primera fibra manufacturada. Sus propiedades más importantes son:

Buena versatilidad Mismas propiedades en cuanto a comodidad de uso

que algunas fibras naturales Puede imitar el tacto de la seda, lana, algodón o lino. Se tiñen fácilmente Suaves, ligeros, frescos, cómodos y muy absorbentes Permiten la transpiración, por lo que son ideales

para climas calurosos y húmedos. Figura 14. Fibra rayón

Presenta la desventaja de que su resistencia baja con el paso del tiempo, especialmente si se humedece, además de que tiene la menor recuperación elástica de todas las fibras, arder con facilidad, cargarse con electricidad estática y se producen deformaciones al centrifugar.

Modificaciones del rayón:

Existe una versión modificada del rayón, el HWM o modal, el cual destaca por ser más resistente al agua. También existe el rayón de alta tenacidad, la cual es doblemente resistente que el HWM. Por último, el rayón de cupramonio tiene propiedades similares a la viscosa pero durante la producción, la celulosa se combina con cobre y amoniaco. Sin embargo, su fabricación ha disminuido debido a los efectos medioambientales derivados del método de fabricación.

Figura 15. Fibra modal

Los usos principales del rayón son:

Confección textil (blusas, vestidos, chaquetas, lencería, forros, trajes, corbatas,…) Decoración (colchas, mantas, tapicería, fundas…)

4.1.1.3. Acetato (CA)

Esta fibra artificial celulósica procede de la pulpa de madera o de la pelusa del algodón, la cual se mezcla con ácidos como el acético o sulfúrico.

Las aplicaciones más importantes que tiene es el uso en vestidos, camisas, pantalones, tapicerías,…

La ventaja principal es que presenta es un tacto sedoso, además de elástico.

Fig. 16: Tejidos de acetato

Entre las desventajas tenemos una gran sensibilidad a sustancias ácidas y alcalinas, poca resistencia a la abrasión y tensión, color no permanente y facilidad para arrugarse.


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Una propiedad característica de este material es que al arder, se produce un olor a vinagre y se desprenden gotas que se solidifican.

4.1.1.4. Triacetato

Es un derivado de la celulosa obtenido por la combinación de celulosa con ácido acético y/o anhídrido acético.

Los usos que se le dan son: vestidos, confección de faldas, ropa de deporte,…

Presenta la ventaja de que no encoge ni se arruga, además de ser fácil de planchar (sin perder color), más resistente a los álcalis y a temperaturas elevadas, fácil de secar y estable a la luz.

Fig. 17. Chándal de acetato

4.1.1.5. Tencel

Esta fibra procede de la pulpa de madera tratada con un disolvente no tóxico, un óxido amínico, para disolver la celulosa y obtener una solución muy viscosa.

Su uso está muy generalizado en la industria textil puesto que presenta numerosas ventajas:

Aspecto de las fibras naturales Estructura más resistente que las naturales Encoge muy poco Fija bien los colores Totalmente biodegradable

Figura 18. Fibras de tencel

4.2. Fibras sintéticas

Las fibras sintéticas se obtienen mediante el proceso de polimerización aplicado a determinadas materias primas. El polímero obtenido presenta extraordinarias condiciones de ligereza, elasticidad y resistencia a desgastes y agentes químicos, propiedades imprescindibles para la fabricación de fibras.

Fig. 19. Hilos fibra sintética

A la hora de diferenciar las fibras sintéticas es importante conocer los elementos químicos por los que están fabricados, las uniones (enlaces para formar el polímero) y el método de hilatura empleado.

La elaboración de fibras sintéticas textiles se realiza a partir de materias primas que se encuentran con relativa facilidad y son, en términos generales, poco costosas: carbón, alquitrán, amoniaco, petróleo, además de subproductos derivados de procesos industriales. La incorporación de un colorante al polímero permite teñir el material antes de su hilado, lo que se traduce en un óptimo nivel de estabilidad cromática en la fibra, que,


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además de no desteñir, elimina la necesidad de recurrir a posteriores operaciones de fijado del tinte.

La producción de la fibra se realiza de forma sencilla, a partir de la fusión del componente químico, mediante calor. Una vez fundido, se hace pasar por una rejilla de orificios, que constituye la “hilera”, los “hilos” que salen de esta hilatura al contacto con el aire se solidifican y endurecen, quedando listos para ser enrollados en la bobina.

Propiedades positivas:

Gran resistencia al roce y al arrugado Gran resistencia a agentes químicos. Excelente recuperación elástica Colores sólidos frente a los lavados Peso ligero Resistencia la luz solar (usos en exteriores, cortinas, visillos,

banderas, etc). Fig. 20: Telas sintéticas Resistencia microorganismos y polillas (usos en ropa deportiva y de baño,

artículos de viaje, tiendas de campaña y textil industria no vestuario: bolsas, sacos, envolturas, artículos de pesca, etc).

Propiedades negativas:

Baja absorción de la humedad provocando la tendencia a cargas electrostáticas Alta sensibilidad a la acción del calor Afinidad por aceites y grasas (oleofílicas) que se deben eliminar mediante limpieza

en seco

4.2.1. Clasificación de las fibras sintéticas: Dentro de las fibras sintéticas, las más destacadas son: Acrílicas, Modacrílicas, Polipropileno Poliamidas o Nylon, Poliéster, Polietileno y Poliuretano.

4.2.1.1. Acrílicas (PAN)

Son aquellas fibras compuestas por macromoléculas lineales que contienen en su composición macromolecular por lo menos un 85% en peso del monómero acrilonitrilo. Su uso es sustitutivo de la lana (suave y no alergénica).

Fig. 21. Acrilonitrilo

Se caracteriza por ser extremadamente compacto y hasta que no se descubrió el disolvente apropiado no se pudo hilar. Por ello, la mayoría de las acrílicas se fabrican con el acrilonitrilo asociado a otros polímeros para poder introducir en la fibra otros aditivos como color, etc.

Fig. 22. Fibras acrílicas

Sus usos más destacados en la industria textil son: alfombras, jerseys, faldas, calcetines, ropa infantil, mantas,…


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Entre las ventajas destacan:

Buena rigidez y elasticidad Tenaz Resistente a la abrasión, humedad y productos químicos,

hongos Estabilidad a la luz

Fig. 23. Telas acrílicas

Desventajas:

Inflamables a la llama Tienden a encogerse fácilmente

Producción:

Algunas acrílicas se hilan en seco con disolventes apropiados (dimetilformamida) y otras en húmedo. En el primer caso, la extrusión de los polímeros se consigue en aire caliente, al evaporar el disolvente, el producto se solidifica. En caliente se estiran las fibras entre 3 y 10 veces su longitud original y se le da forma (ondulación, longitud final, grosor, etc). En el segundo caso, una vez disuelto en acrilonitriolo, su extrusión se realiza en un baño coagulante. Los acrílicos se producen en fibra corta y en cable de filamentos continuos. Las de forma redonda se emplean para alfombras puesto que aporta la rigidez necesaria pero conservando la elasticidad. Las fibras acrílicas de forma plana se emplean en prendas de vestir. Cabe mencionar que el disolvente utilizado es caro aunque el acrilonitrilo sea relativamente barato.

4.2.1.2. Fibras Modacrílicas

Son fibras compuestas de macromoléculas lineales que contienen en su composición macromolecular entre un 35% y 85% en peso de acrilonitrilo. El resto de componentes pueden ser muy variados aunque destaca el cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno o dicianuro de vinilideno. Con esta asociación se consiguen cualidades como el rechazo a la llama o autoextinción. Figura 24. Chaqueta ignífuga

Sus características más destacadas son la resistencia térmica y del fuego, además de una apariencia estética de la piel, del pelo (postizos, pelucas, mouton artificial y felpa). En tela puede ser cortada, grabada y estampada como la piel. Las prendas resultan suaves, calientes y elásticas. Tienen algo de tendencia al pilling y un bajo índice de absorbencia.

Producción:

Para la hilatura, el polímero se disuelve en acetona, bombeando la solución resultante a una corriente de aire caliente y estirando las fibras en caliente. Se producen en forma de cable de filamentos continuos o fibras cortas, pueden ser de sección irregular o en forma de hueso y puede darse ala fibra diverso grado de encogimiento o de ondulación.


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4.2.1.3. Polipropileno

Son fibras compuestas por macromoléculas lineales saturadas de hidrocarburos acíclicos que presenten en la composición macromolecular por lo menos el 85% en peso del monómero que tenga un carbono de cada dos con un grupo metilo, en disposición isotáctica y sin sustituciones ulteriores. Esta fibra se obtiene por fusión del propileno isotáctico. Figura 25. Molécula de propileno

Se usa ampliamente en la fabricación textil puesto que son muy económicas (baja densidad), elásticos resistentes a productos químicos, resistentes a hongos y no son inflamables

Sin embargo, presentan ciertos inconvenientes como que son difíciles de teñir, tienen una mala percepción al tacto, bajo punto de fusión, baja temperatura de transición y poco estables ante la luz.

Fig. 26. Hilos de polipropileno

4.2.1.4. Polietileno

Son aquellas fibras compuestas por macomoleculares lineales que presenten en la composición macromolecular, por lo menos un 85% en peso de etileno.

Presenta características similares (resistencia a productos químicos, temperatura, insectos…) al polipropileno diferenciándose en que el polietileno sí resiste bien la luz. Fig. 27. Hilos polietileno

4.2.1.5. Poliamida (PA) o Nylon

El nylon, obtenido de un modo casual por Wallace Carothers, es la fibra más resistente y dura de todas las fibras.

Esta fibra cristalina se utiliza para la producción de medias y ropa interior en general, calcetería tejidos, telas de punto, alfombras, paracaídas, prendas impermeables, paraguas, cinturones de seguridad…

Fig. 28. Carothers

Algunas de las ventajas más destacables son:

Hidrofóbicos, por lo que se secan con facilidad Alta resistencia a la tensión Muy buena elasticidad Resistente a la abrasión y a las polillas No requiere planchado Alta durabilidad

Fig 29. Traje surf nylon


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Sin embargo, presenta una serie de inconvenientes:

Es degradable a la luz ultravioleta por lo que amarillea con el paso del tiempo No tiene buena percepción al tacto Produce sensación de frío Costo elevado. Por ello, se mezclan con fibras naturales para abaratarlo Presenta problemas de pilling

Existen numerosos tipos de nylon, cada uno, con unas características y aplicaciones determinadas.

Entre ellos, podemos destacar el Nylon 11Z (tejidos impermeables), Nylon12Z (ropa interior), Nylon 427 (fibra que imita la seda) y el Nylon NOMEX (prendas contra el fuego)

Fig 30. Nomex

Producción (hilatura por fusión):

La mezcla fundida del nylon se hace pasar, bajo presión a través de los orificios de una placa de acero inoxidable: la hilera. El diámetro original de la fibra es el del orificio de la hilera. La fibra entra en la corriente de aire frío y se endurece. Las moléculas de la fibra, aunque alineadas en el polímero, están desordenadas; hay que estirarlas para obtener en la fibra sus propiedades mecánicas y las cualidades deseadas: resistencia, flexibilidad, elasticidad, dureza, tacto, etc. El nylon se estira en frío. El estiramiento no sólo alinea las moléculas sino que también las acerca, en paralelo. Se pueden estirar de 4 a 5 veces su longitud original. La fibra cortada y la continua requieren la misma solución. En ella se pueden agregar los agentes químicos para las propiedades especiales que se deseen. El nylon regular tiene una sección transversal redonda y es uniforme a lo largo del filamento. Fig. 31. Hilos de nylon

4.2.1.6. Poliéster (PES)

Son aquellas fibras compuestas por macromoléculas lineales que presenten en la composición macromolecular un mínimo de un 85% en peso de un éster de dial y ácido tereftálico. La más importante es el tereftalato de polietileno.

Al introducirse en el mercado, se empleó en la confección de camisas para hombre y blusas para mujer, así como las sábanas ya que no requiere de planchado. Sin embargo, con el tiempo la gran utilización se ha diluido.

Fig. 32. Camisas poliéster


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Actualmente, los principales usos son en ropa con planchado permanente: faldas, camisas, ropa interior,…

Algunas de las ventajas más importantes son:

Resistente al estirado y encogido Fácil de teñir Secado rápido Resistente a la mayoría de los productos químicos y a la abrasión Son capaces de imitar a numerosas fibras naturales, sin necesitar los cuidados de

éstas.

Sin embargo, algunas de las desventajas son:

Producen sensación de frío Son muy propensas a la electricidad estática, con lo que atraen partículas de

suciedad, aceites y grasas Son costosas debido a su gran densidad Presenta problemas de pilling. No recomendable en climas húmedos puesto que fermentan el sudor.

Producción:

La química básica del poliéster consiste en la reacción de un ácido con un alcohol. El proceso de hilado se hace por fusión y es muy similar al del nylon, excepto que las fibras de poliéster se estiran en caliente, para orientar las moléculas y conseguir la alta resistencia de la fibra. Se produce en muchos tipos de fibras: cortas, largas, filamentos y cable. Puede obtenerse acabado brillante o deslustrado. Fig 33. Hilos poliéster

El hilo de alta tenacidad, conseguida en el estirado de la fibra en caliente, se emplea en neumáticos y telas industriales. Un hilo de poliéster 100% es de fibra corta y se emplea como sustitutivo de algodón. Un hilo con alma de poliéster y al que se lía otro de algodón asume las características de ambos.

Modificando la sección transversal de la fibra fabricada, en vez de solamente redonda darle otro tipo de perfil, le permite conseguir apariencias de fibras naturales. La trilobal se hizo buscando conseguir la apariencia del hilo de seda. Con la fibra corta de alta tenacidad se intentó conseguir telas de planchado durable.

4.2.1.7. Poliuretano

Son conocidas por el nombre de Spandex y son elastoméricas. Es un copolímero.

Se utilizan en la fabricación de cinturones, ropa interior, trajes de baño, almohadas,…


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Esta fibra presenta numerosas ventajas:

Ligera, elástica, suave y resistente a la grasa corporal Recupera la forma original Resistente a la abrasión No se deteriora con desodorantes No son atacados por el O2 y el O3.

Fig 34. Pantalones Spandex

Algunas de las desventajas que se deben de tener en cuenta son:

Poca resistencia a la temperatura Sensibles a los productos químicos y a la luz

4.2.1.8. Otras fibras

Además de las fibras mencionadas anteriormente, existen otras menos comunes aunque usadas en ámbitos específicos como:

Clorofibras Fluorofibras (usos técnicos) Policarbamidas Aramidas Trivinil Elastodieno (cintas y cordones) Vinilo (tapicería, alfombras, bolsos y zapatería)


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4.2.2. La carga electrostática en fibras sintéticas Las fibras sintéticas se caracterizan porque se cargan superficialmente de electricidad. Es importante tener en cuenta esta propiedad cuando se utiliza en grandes superficies o donde una pequeña chispa, incluso eléctrica, podría incendiarla. Esta afinidad propicia la adherencia de polvo y pelusa, que no se eliminan sin la previa descarga electrostática. Aunque existen acabados de tela que reducen esta afinidad, el lavado continuo vuelve a cargarlas.

Este efecto tiene unas consecuencias en muchas operaciones en la industria textil; desde la producción de la fibra, hilado, tejido, corte y confección, hasta el punto de venta y el uso de la prenda. A continuación se muestra una serie de datos acerca de esta cuestión:

Se enumera de más a menos una serie de fibras y materiales que suelen padecer cargas electrostáticas

Cada elemento se carga al ser frotado por los que están situados más abajo que él en esta columna y se carga menos al ser frotado por los de más arriba

Vidrio

Cerámica Pelo Lana Poliamida 6 Seda Viscosa Algodón Papel Poliamida 6.6. Ramio Acero Acetato Poliéster Acrílica Polietileno

4.2.2.1. Causas de la carga electrostática en las fibras

La estructura molecular y su polaridad La humedad ambiental donde se encuentra: aumentando la humedad disminuye la

tendencia a cargarse Por su naturaleza química Por el tipo de acabado y deformaciones estructurales Por contacto y rozamiento con otras fibras Por calentamiento

4.2.2.2. Consecuencias del fenómeno electrostático en las fibras

Dificulta los procesos de hilatura y tejeduría; las piezas de tela o los hilos se pegan a las máquinas

Atrae el polvo y la suciedad sobre los materiales de fabricación Producen efectos desagradables en el uso de las prendas: su adhesión al cuerpo y

descargas con chispas


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4.2.2.3. Métodos para disminuir la tendencia electrostática

Métodos físicos:

Humidificación del aire ambiente Ionización de la atmósfera del recinto Contacto a tierra de máquinas y soportes; es lo más usual

Métodos químicos:

Productos tensoactivos, que la contrarrestan, rebajando el coeficiente de fricción y aumentando la conductividad eléctrica superficial.

Existen otras alternativas como mezclar las fibras sintéticas con otras artificiales o naturales.


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5. INNOVACIONES TEXTILES

El sector textil no sólo abarca la fabricación de tejidos, el diseño de prendas y su confección. Una poderosa ingeniería textil se ocupa de investigar en el diseño del hilado de la fibra, con mayor producción, más calidad y menos coste. También se ocupa de la investigación sobre materias primas que, siendo abundantes (como los hidrocarburos), son susceptibles de transformaciones tales que con ellas puedan obtenerse fibras textiles de un bajo coste y de alta calidad. Dentro de esta rama se trabaja continuamente en la investigación de nuevos tejidos con propiedades específicas.

5.1. Fibras ultra-hidrófobas

Existe un estudio reciente cuya finalidad es desarrollar procedimientos para producir fibras ultra-hidrófobas.

La repelencia al agua y a la suciedad ha sido uno de los mayores objetivos de los científicos y productores de fibras y textiles durante siglos.

Esta tecnología está basada en la propia naturaleza. Las hojas de loto son repelentes al agua y se mantienen impecables, puesto que su superficie contiene protuberancias que están recubiertas de una sustancia hidrófoba. El agua no se puede expandir sobre las hojas y cae en forma de gotas, eliminando la suciedad a su paso. La clave para logar este “efecto loto” es la rugosidad de la superficie, la cual disminuye la capacidad de mojado y el área de contacto de la suciedad. Figura 35. Hojas de loto

El propósito de este estudio fue imitar el efecto loto sobre la superficie de las fibras y textiles usando técnicas específicas para su modificación, obteniendo una excelente capacidad de repulsión y auto-limpieza.

Fig. 36. Hoja de loto ampliada

5.1.1. Capa hidrófoba mediante un polímero injerto y nanopartículas En los primeros experimentos, por una combinación de una capa de poliestiereno (componente de baja energía de superficie, aporta el comportamiento hidrófobo) y nanopartículas de Plata (componente iniciador de la rugosidad) se obtuvo una fibra PET fuertemente hidrófoba. La fibra ultra-hidrofóba se produjo mediante un mecanismo de múltiples etapas representado en la siguiente figura:


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Figura 37. Esquema de fabricación de PET con efecto loto

Un parámetro que se estudió para observar los cambios en la superficie fue el ángulo de contacto, aumentándose tras el tratamiento con nanopartículas. Esto es un indicio de un aumento en el nivel de porosidad y rugosidad en la superficie.

5.1.2. Modificación de la superficie con nanopartículas intercambiables También se está desarrollando una tecnología que injerta cubiertas hidrófobas (fina capa de polímero) sobre la superficie de las nanopartículas. La idea principal es preparar una cubierta a partir de dos polímeros diferentes, que se exponen selectivamente sobre la superficie. Uno de los polímeros es un polímero pegajoso con grupos adhesivos (P2VP). Éste actuará como un polímero de anclaje para adherir las partículas a la superficie de la fibra. A pH bajos, el P2VP tendrá una conformación extendida y estará expuesta en la capa superficial. El segundo polímero es el PS, el cual es hidrofóbo. El mecanismo propuesto para la producción de la cubierta consiste en lo siguiente: Las nanopartículas se depositarán sobre la superficie de la fibra (solución ácida), donde el P2VP está en la capa superior y se adherirá así a la superficie del textil. Al exponerlo a agua neutra, las cadenas del P2VP se colapsarán para que el PS esté expuesto en la parte superior. Fig 38. Cubiertas en nanopartículas

La capa debe demostrar un comportamiento hidrófobo y ultrahidrófobo en agua neutra y básica. Esto funciona para relaciones determinadas entre la longitud de cadena de ambos polímeros. Las cadenas de P2VP deberán ser mucho más cortas para ser cubiertas totalmente por PS en el estado colapsado de ambos polímeros.

5.1.3. Capa porosa hidrófoba En un segundo intento de crear el efecto loto en la superficie de un material, se estudió la deposición de poliestireno (PS) y el copolímero poliestiren-b-(etilen-co-butilen)-b-estireno (SEBS) simultáneamente sobre un sustrato modelo (torta de silicona). Después, el poliestireno se extrajo utilizando un disolvente selectivo, el etilacetato (EA), que actúa como un solvente para PS y no-solvente para el SEBS. La eliminación de PS dio lugar a una estructura porosa (rugosa) hidrófoba sobre el sustrato. Este método de modificación de superficie fue aplicado en fibras de poliéster y mostró resultados prometedores en la producción de materiales “no mojables”.


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Figura 39. Obtención de poliestireno hidrófobo

Asimismo, se realizaron diversos estudios variando parámetros como los pesos moleculares del PS para determinar los efectos hidrófobos mostrados por estos sustratos, la relación PS/SEBS para obtener películas que tuvieran morfologías diferentes y los solventes usados en la preparación de la solución de polímero mezclado PS/SEBS para estudiar su efecto en la formación de la película hidrófoba. Las muestras resultantes obtenidas fueron caracterizadas mediante la medida del ángulo de contacto y mediante exploración microscópica.

5.1.4. Alcance a la industria Se planea seguir investigando y consultando con productores de fibras y textiles para conocer mejor las necesidades en el área de las fibras ultrahidrófobas. Además, se debe tener en cuenta que los métodos de modificación de superficie de la fibra y materiales textiles deben ser compatibles con el equipamiento y tecnología que se usan en la industria moderna textil para teñido y acabado.

5.2. Polímeros con efecto de memoria Los polímeros con efecto de memoria (SMPs) son materiales inteligentes que tras ser deformados, son capaces de recuperar su estado inicial al someterlos a estímulos externos como la temperatura.

Figura 40. Efecto memoria

En primer lugar, el sistema polimérico es procesado por medio de técnicas comunes a una temperatura denominada temperatura de alta, obteniendo una forma final que se denomina forma "permanente".

Al siguiente paso se le llama programación del sistema y consiste en la deformación del sistema polimérico a una forma “temporal” aplicando una temperatura menor que la aplicada en la producción de la forma permanente.


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El paso final del efecto incluye la recuperación de la forma permanente al calentar la muestra.

Este efecto no es una propiedad natural del polímero, sino que resulta de una adecuada programación del sistema con un tratamiento químico determinado. Fig.41. Recuperación de forma

Normalmente, los polímeros presentan este efecto de memoria para la temperatura alta. Sin embargo, también se están desarrollando otros, donde el material presenta memoria tanto para la temperatura alta como para la necesaria en las formas “temporales”..

Materiales como Coolmax y Thermax, fabricadas por DuPont tienen mucho éxito en la industria textil. Son fibras que proporcionan sensación de confort a altas y bajas temperaturas. Coolmax ofrece protección frente al calor mientras que Thermax protege frente al frío. Sin embargo, estas fibras presentan la desventaja de que son específicas para clima caluroso o frío. Utilizando SMPs, es posible diseñar fibras que aporten sensación de confort para cualquier clima, adquiriendo una forma (estructura) u otra en función de las condiciones a las que se vea sometida. De esta manera se podría obtener una fibra nueva con las propiedades de los dos materiales (Coolmax y Thermax).

Figura 42. Coolmax Figura 43. Thermax

Las investigaciones se enfocan tanto en la obtención de fibras con efecto memoria para una sola temperatura (alta) como para las de dos temperaturas. Sin embargo, antes de producir éstas últimas, es importante centrarse en las fibras bi-componentes ajustando las moléculas del polímero.

Algunos polímeros que pueden tener esta característica importante son los poliuretanos, a los cuales se le añaden unos componentes iónicos determinados. También entran en estos grupos copolímeros de PET (polietilentereftalano) y PEO (polietilenóxido), copolímeros que contengan poliestireno y poli(1,4, butadieno) y Nylon 6 o 66 con polietileno.

Los SMPs se están introduciendo en diferentes áreas, destacando la textil, donde responden a cambios en el nivel de calor y humedad, proporcionando mayor comodidad a la persona.

5.3. Fibras biodegradables Aitex (Instituto Tecnológico Textil) está trabajando en un proyecto llamado Biotex, que consiste en impulsar la utilización de fibras biodegradables en el sector de la hilatura.


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La iniciativa surge debido a la doble necesidad que tiene la sociedad de encontrar alternativas al petróleo, así como soluciones para los desechos de diversa naturaleza cuya vida media es muy larga en el tiempo. Por ello, actualmente se está trabajando con nuevos materiales poliméricos que persiguen acabar con esta problemática, que son los biopolímeros.

Figura 44. Logo Aitex

Estos biopolímeros se caracterizan principalmente por que son completamente degradables en compuestos que no dañan el medio ambiente (agua, dióxido de carbono y humus) y por que son producidos a partir de fuentes renovables.

De esta manera, se pueden obtener biopolímeros a partir del maíz, almidón, soja o de la quitina de los caparazones de insectos o crustáceos. También se pueden obtener biopolímeros a partir de células de microorganismos (bacterias, hongos,…). Figura 45. Maíz

No obstante, existe una problemática, puesto que estos biopolímeros, por sí mismos, no pueden ser utilizados en procesos textiles de hilatura. Por ello, Aitex está trabajando en modificar estos polímeros y hacerlos aptos para procesos de hilatura (biofibras).

Una vez obtenidas las biofibras, éstas se podrán utilizar para desarrollar tejidos como textiles para usos médicos o sanitarios, productos de un solo uso como pañales, o hilos de sutura, entre otros.

5.4. Textiles en la ropa deportiva: Cada vez son más los esfuerzos realizados para perfeccionar la tecnología y obtener textiles

aptos para la práctica de deporte. Se busca principalmente un buen comportamiento de

impermeabilidad y transpirabilidad, protección frente a los rayos UV, ligeros de peso,…

El Gore-Tex es un tejido especial de tipo membrana que se utiliza

ampliamente en este ámbito. Presenta la ventaja de que combina una gran

ligereza, alta impermeabilidad, protección de los efectos del agua, viento y

frío y una eficiente transpirabilidad que facilita la evacuación del calor

corporal resultante del ejercicio físico.

Figura 46. Gore-tex

El Windstopper es un tejido parecido al Gore-tex, pero que ofrece una protección frente al

viento, a la vez que es transpirable, pero no protege frente al agua. Gracias a su protección

contra el viento es muy utilizado en la práctica del ciclismo y motociclismo.

Asimismo, destaca la tecnología EXO, la cual se basa en una película externa microporosa con

un diseño especial y reticulado que comprime ligeramente la musculatura, mejora la

circulación, reduce la fatiga y favorece la recuperación muscular una vez finalizado el ejercicio.

Además ofrece una protección externa para maximizar el confort, una mayor resistencia a la

abrasión, más ligereza y transpirabilidad.


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El Coolmax es un tipo de tejido técnico que permite la eliminación rápida de la humedad del

cuerpo extrayendo la transpiración corporal hacia fuera de la fibra para conseguir el secado y

mantener la piel fresca. Su objetivo es tener un efecto termorregulador.

Por otro lado tenemos el tejido Thermolite que consigue

mantener los objetivos del tejido anterior pero, además, tiene un

alto poder aislante para combatir el frío con poco peso de tejido.

Fig. 47. Thermolite

La novedad ahora es ThermoCool. Este tipo de tejido llamado inteligente, permite el enfriamiento por evaporación o el aislamiento térmico (thermo-buffering) dependiendo de las necesidades del momento.´

En conclusión, la investigación de textiles novedosos en el campo del deporte es muy amplia

en continuo avance. Así, por ejemplo, se están desarrollando calcetines sin olor o camisetas

que eliminan las toxinas. En natación se está estudiando el desarrollo de textiles resistentes al

cloro y que repelan la humedad.

5.5. Textiles con propiedades especiales:

5.5.1. Textiles inarrugables Los expertos se centran en la investigación de textiles cada vez más prácticos. Una de las propiedades más deseadas es que sean inarrugables. Por ello, se ha desarrollado un método para textiles que contengan celulosa. Estos son tratados con un agente de acabado y secado que contenga, o bien uno o más poliisocianatos hidrofílicamente modificados y/o uno o más poliuretanos en forma disuelta o dispersa.

5.5.2. Textiles autolimpiables: La Universidad Politécnica de Hong Kong ha llevado a cabo una investigación descubriendo que se pueden fabricar textiles que se pueden autolimpiar. Para ello, se acude a la nanotecnología, con la cual se ha logrado producir un polímero con nanorevestimientos de dióxido de Titanio.

5.5.3. Textiles repelentes a microorganismos: Los estudios recientes muestran que es posible obtener tejidos textiles que actúan como una barrera contra las toxinas y matan bacterias.

Los resultados de este avance podrían ser muy útiles para médicos y enfermeras o soldados

expuestos a patógenos.

5.5.4. Textiles a base de fibra de polibenzimidazol: Se utilizan en prendas de protección térmica y telas filtrantes. Destaca su aplicación en textiles industriales.


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Presenta numerosas ventajas:

Gran resistencia a las altas temperaturas y a los productos químicos No arde al aire Gran estabilidad

6. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

http://edym.com/CD-tex/index2p.htm

http://www.quiminet.com/pr0/Nylon%2BPl%E1sticos%2By%2BPol%EDmeros%2B%96%2BAsc

end%2Bpol%EDmeros%2Btextiles%2By%2Bde%2Bextrusi%F3n.%2BVydyne%2Bresinas%2Bde%

2Bnylon.htm

http://pslc.ws/spanish/natupoly.htm

http://www.portalplanetasedna.com.ar/fibras.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_textil

http://es.wikipedia.org/wiki/Gore-Tex

http://es.wikipedia.org/wiki/Windstopper

http://www.scavage.com/tools?menu=N,ar&query=chapter:54&target=inframe

http://www.inexmoda.org.co/Novedadesexpositores/Colombiatex2009/ProtelaenColombiatex2009/tabid/3351/Default.aspx

http://blog.senderators.es/nuevas-fibras-textiles-128312

http://www.euroresidentes.com/Blogs/noticias/2006/05/ropas-autolimpiables.html

http://www.woodheadpublishing.com/en/book.aspx?bookID=917 http://www.ntcresearch.org/pdf-rpts/AnRp05/M05-GT14-A5.pdf

http://www.europapress.es/00214/20071205125638/innova-aitex-trabaja-obtencion-fibras-textiles-biodegradables.html

http://www.soloski.net/noticies.asp?Id=5478

Videos:

http://www.youtube.com/watch?v=LJtQ6dvcbOg � video efecto loto

http://www.youtube.com/watch?v=fLnPCTw8jFk � textiles repelentes al agua y a la suciedad (efecto loto)

http://www.youtube.com/watch?v=rJxjJSTD7JQ&feature=related � ropa que no se mancha

http://www.youtube.com/watch?v=HdRRy7hItgI&feature=related �video de textiles con efecto memoria

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