FIBRAS SINTÉTICAS Y ESPECIALES

Instituto Politécnico Nacional.

Escuela Superior de Ingeniería Textil.

Mondragon Gonzalez Karina.

2TM25.

FIBRAS SINTÉTICAS Y ESPECIALES.

INTRODUCCIÓN

Fibras textiles.

Una fibra es un sólido relativamente flexible, con una pequeña sección transversal y una elevada relación longitud-anchura.

Se clasifican en tres grandes grupos: las fibras naturales, artificiales y sintéticas.

A pesar de que las fibras naturales han existido desde hace miles de años, el descubrimiento de las fibras sintéticas es un fenómeno relativamente nuevo. Desarrollado como una manera de compensar algunos de los "problemas" causados ​​por las fibras naturales como las polillas, las arrugas, y el desgaste, el rayón y el nylon se crearon hace casi 100 años.

A pesar de que estas fibras se hicieron realidad desde  hace un siglo, los científicos han estado tratando de hacer fibras artificiales durante casi 200 años antes. El primer intento de tal hazaña fue por un químico suizo Audemars quien desarrollo la primera fibra artificial patentada  en Inglaterra en 1855. La fibra fue creada por la disolución de la corteza fibrosa interior de un árbol de morera y la adición de productos químicos, que a su vez producen celulosa.

Muchos de los primeros intentos de crear fibras sintéticas tenían por objeto hacer seda artificial. No fue hasta la creación del rayón a principios del siglo 20 que esta meta en particular se cumplió. Las empresas han estado utilizando celulosa durante algunas décadas antes de que se utilizara  para la creación de rayón.

Fibras sintéticas.

Son aquellas obtenidas a partir de polímeros sintéticos derivados del petróleo. Las más comunes son:

• ·         Poliéster (existen derivados retardantes de flama como el Avora y Trevira)
• ·         Acrílico
• ·         Polipropileno (olefínica)
• ·         Nylon

La fibra sintética es una fibra textil que se obtiene por síntesis orgánica de diversos productos derivados del petróleo.

Las fibras artificiales no son sintéticas, pues proceden de materiales naturales, básicamente celulosa.

Algunas veces la expresión «fibras químicas» se utiliza para referirse a las fibras artificiales y a las sintéticas en conjunto, en contraposición a fibras naturales.

¿Cómo fabricar fibras sintéticas?

Las fibras sintéticas están hechas de polímeros, muchas de las cuales se obtienen a partir del petróleo. Algunas fibras sintéticas comunes son nylon, rayón, terylene, acrylon y cashmilon. Se pueden colocar en:_

1.      Fibras hechas de celulosa

2.      Fibras hechas uniendo monómeros.

Los materiales sintéticos son baratos, fuerte y atractiva para la ropa. Son fáciles de mantener, ya que son fáciles de lavar, de peso ligero y resistente a las arrugas, las polillas y el moho. Cuando una fibra sintética se desarrolla, se le da un nuevo nombre de la comisión de comercio. Con el fin de recibir un nombre, el producto nuevo debe tener propiedades útiles para el consumidor.

FABRICACIÓN DE FIBRAS SINTÉTICAS

La mayoría de las fibras sintéticas se hacen al forzar los líquidos a través de pequeños agujeros en una placa de metal y permitiendo que se endurezca. Una amplia gama de líquidos produce una gran variedad de fibras. Las placas de metal son llamadas hileras. Están hechos de oro o de platino ya que estos metales no se ven afectados por la mayoría de productos químicos. El tamaño de la tobera de hilatura es aproximadamente del tamaño de dedal y tiene 10 a 150 pequeñas aberturas, en función del espesor de la barra quería. Diferentes fibras sintéticas están hechas de diferentes materia  primas.

Poliéster

Historia / Antecedentes.

¿Qué es un poliéster?

El termino polímero se refiere a una propiedad molecular de la materia. Los polímeros son sustancias de elevada masa molecular compuesta por un gran número de pequeñas partes llamadas monómeros, que son la unidad estructural que se repite a lo largo de su cadena. La verdadera naturaleza de los polímeros fue descubierta por Staudinger (1881-1965), que introdujo el término macromolecular para referirse a todas estas sustancias.

El origen del poliéster comienza en 1930 en el programa de investigación de los altos polímeros de Wallace Carothers, el cual incluía a los polímeros de poliéster Sin embargo, DuPont eligió concentrarse en la investigación del Nylon, que era más prometedora.

La investigación del poliéster siguió en Inglaterra y allí se produjo la primera fibra de poliéster Los químicos   John Rex Whinfield y James Tennant Dickson, empleados de la Calico Printer`s Association de Manchester patentaron el "poli (etilen tereftalato)" (también llamado PET o PETE) en 1941 al continuar las primeras investigaciones de Wallace Carothers la cual fue llamada Terylene, amparada por una patente que controlaba los derechos de   producción en todo el mundo.

Según Dupont, "En la década de 1920, DuPont estaba en competencia directa con la recién formada industria química imperial  de Gran Bretaña. DuPont e ICI acordaron en octubre de 1929 para compartir información acerca de las patentes y desarrollos de investigación. En 1952, la alianza de las compañías fue disuelta. El polímero que se convirtió en poliéster tiene sus raíces en los escritos de 1929 Wallace Carothers. Sin embargo, DuPont decidió concentrarse en la investigación de nylon más prometedor. Cuando DuPont reanudó su investigación del poliéster, el ICI había patentado el poliéster Terylene, pero DuPont compró los derechos en Estados Unidos en 1945 para un mayor desarrollo. En 1946 Du Pont adquirió el derecho exclusivo de fabricar poliésteres   en estados unidos, a la fibra de Du Pont se le dio el nombre de Dacron (pronunciación correcta “deicron”). En 1950, una planta piloto en las instalaciones de Seaford, Delaware, produjo Dacron (poliéster) fibra de nylon modificado con la tecnología. "

El Dacron se produjo pio primera vez en forma comercial en 1953.En 1958 la Eatsman Kodak Company introdujo un nuevo poliéster, Kodel. En 1960 cuatro compañías elaboraban poliéster y en 1977 había 23 productores en ese momento era fibra sintética de mayor uso. Algunas veces se hace referencia al poliéster como al “caballito de batalla” en la industria de las fibras.

Se ha dicho que la forma de filamento es la más versátil   entre todas las fibras y las fibras cortadas   son los “caballitos de batalla”, ya que se pueden mezclar con muchas otras fibras a esto contribuyen las características ventajosas que tiene el poliéster, ya que no destruye las propiedades convenientes de la otra fibra su versatilidad en el mezclado es una de las ventajas singulares del poliéster.

En la época en que se sintetizaron los poliésteres, se había aprendido mucho respecto   a los altos polímeros y las estructuras de las fibras. Se habían resuelto muchos de los problemas de producción, por ejemplo lustre y resistencia controlados, métodos de hilatura, elaboración de cuerdas para obtener fibras cortas y onduladas de la fibra corta. Continuamente se investiga acerca de la estabilización o fijado con calor ,teñido a temperaturas elevadas y control estático, las fibras sintéticas se comercializaron   por sus nombres de fábrica; ya se había acordado establecer nombres genéricos como el nylon, rayón ,acetato y   acrílico

Nombre Científico

El nombre común con el cual conocemos a esta fibra es poliéster y el nombre científico es: poli-etilen tereftalato.

Las fibras de poliéster se obtienen por polimerización de monómeros a   base de ácido tereftalico y glicol etilénico. De ahí el nombre científico que se la da.

Nombre Comercial.

MARCA COMERCIAL	FABRICANTE
A.C.E.	Allied chemical
Avlin	Avtex fibers
Dacron	Du pont
Encron	American enka
Fortrel	Fiber industries
Golden touch	American enka
Kodel	Eatsman chemical products
Quintess	Phillips fibers
Spectran	Monsanto
Strialine	American enka
Trevira	Hoechst fibers industries

Están son algunos otros nombres por los cuales podemos encontrar el poliéster: Tergal, Terylene, Terlenka, Trevira, Dacrón, Terital, Chiffon, Tul, Velo, Forro, Crepe; Gasa, Percal (Algodón-Poliéster), es importante hacer notar que el nombre de cada tela se la pone le fabricante así que no son específicamente los nombres con los que pueda encontrarse el poliéster hay muchos más.

Formula Química.

Formula Química del poliéster   (C10H8O4)

Punto de fusión del poliéster.

El punto de fusión se define como la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases solidos-liquidos. El punto de fusión del poliéster es de 256°C.

Proceso de Obtención.

Las fibras de poliéster se obtienen por polimerización de monómeros a  base de ácido tereftalico y glicol etilénico.

Estas fibras, junto con las acrílicas y las de poliamida, constituyen las fibras sintéticas más importantes de la industria textil.

El material base, los poliésteres, son químicamente poli condensados termoplásticos lineales formados a partir de un ácido dicarboxílico y un dialcohol. En estos productos, los grupos éster están incorporados como puentes de enlace en las cadenas macromoleculares; en cambio, los ésteres de la celulosa no se consideran como poliésteres, ya que en ellos los grupos éster se encuentran en las cadenas laterales.

El mecanismo del proceso de formación de un poliéster lineal consiste en la condensación reiterativa de los monómeros bifuncionales.

El éster formado en esta primera etapa contiene todavía grupos hidroxilos y carboxilos terminales libres, que pueden reaccionar con nuevas moléculas de diácido y dialcohol, respectivamente. 

La cantidad de agua separada es una medida de la cuantía de la poli reacción; por ejemplo, cuando el grado de policondensación alcance el valor n =500, el número de moles de agua formada por mol de poliéster será de 999. Estas reacciones de esterificación son reacciones en equilibrio, de modo que para conseguir altos grados de condensación es necesario eliminar del sistema reaccionante el agua que acompaña a la formación del poliéster, a fin de que el equilibrio se desplace hacia el lado de los condensados macromoleculares.

Los poliésteres lineales fueron obtenidos por vez primera por Carothers en 1932 a partir de ácidos dicarboxílicos alifáticos y dioles, resultando productos de escasa aplicación técnica, pues por su bajo punto de fusión e hidrofilia eran fácilmente saponificables.

Los principales poliésteres lineales para fines textiles son los politereltalatos, que se obtienen por transesterificación y condensación del dimetiléster del ácido tereftálico con dietilenglicol. No se parte directamente del ácido tereftálico, pues por su insolubilidad resulta difícil la esterificación con glicol. Se obtiene primero el dimetiléster tereftálico, y luego se efectúa la transesterificación con exceso de glicol, a 190-200 ºC, en presencia de catalizadores como óxido de plomo o de magnesio.

Se separa el metanol formado por destilación y con el poliéster fundido se efectúa una hilatura por extrusión. Los hilos son sometidos a un estirado en frío a seis-diez veces su longitud para aumentar su solidez y luego a una termo fijación con objeto de eliminar las tensiones producidas en la hilatura y estiraje y evitar así la contracción posterior de la fibra.

Estas fibras de polietilentereftalato son del tipo Terylene, al cual pertenecen también las diversas fibras textiles conocidas bajo las designaciones comerciales de Diolen, Trevira, Dacron, Fortel, Teteron, Tentai, Wistel, Tergal, Terlenka, Enkalene, Teriber y otras más.

La distinta constitución química lleva consigo el que ambos tipos de fibras de poliéster tengan propiedades y comportamiento distintos.

EXTRUSIÓN

La extrusión de polímeros es un proceso industrial, en donde se realiza una acción de prensado, moldeado del plástico, que por flujo continuo con presión y empuje, se lo hace pasar por un molde encargado de darle la forma deseada.

El polímero fundido es forzado a pasar a través de un dado también llamado boquilla, por medio del empuje generado por la acción giratoria de un husillo (tornillo sinfín) que gira concéntricamente en una cámara a temperaturas controladas llamada cañón, con una separación milimétrica entre ambos elementos.

El material polimérico es alimentado por medio de una tolva en un extremo de la máquina y debido a la acción de empuje se funde, fluye y mezcla en el cañón y se obtiene por el otro lado con un perfil geométrico preestablecido.

Razones importantes para su uso

a) Una vez arrancado el proceso, la producción es continua; a diferencia de otras técnicas cíclicas, como la inyección.

b) Permite obtener piezas difíciles o incosteables si se obtuvieran por otro proceso.

c) Los costos de las herramientas suelen ser comparativamente más bajos que los de otros procesos.

Limitaciones del proceso

d) El costo de las máquinas extrusoras y del equipo auxiliar es usualmente elevado.

e) Los productos obtenidos por extrusión son las más de las veces materiales que requieren de otra transformación para su uso final.

Esquema de la extrusora 

Los tipos de extrusora son

•       De husillo sencillo
•       De doble husillo
•       Co-extrusoras
•       Extrusoras de película
•       Extrusoras de placas

TOBERA

El diseño de la tobera permite la colocación de bandas de calefacción a lo largo de la misma para mantener la temperatura del polímero asi como la prolongación de la misma 

Propiedades
Se adapta muy bien en mezclas con fibras naturales, contribuyendo al fácil cuidado.
En 100% PES imitan también las naturales.

·         Resistencia a la absorción muy buena.

·         Producen carga electroestática.

·         Poseen baja absorbencia de humedad.

·         En mezclas producen mucho pilling.

Propiedades químicas.

·         Buena resistencia a los ácidos minerales débiles.

·         Se disuelven por descomposición parcial por el ácido sulfúrico concentrado.

·       Excelente resistencia a los oxidantes como: blanqueo textiles convencionales, resistencia a los disolventes de limpieza.

·         Son altamente sensibles a bases tales como hidróxidos de sodio y metalamilina.

·       Insoluble a la mayoría de los disolventes de limpieza y a los agentes activos excepto a los polihalogenados, ácido acético y fenoles.

·         Es hidrofobica: repelente al agua y secado rápido.

·         Oleofilo: difícil de la eliminación de manchas de aceite.

Características.

·         Las fibras de poliéster pueden ser fabricadas con dos tipos de resistencia: de alta tenacidad y de tenacidad media.

·         Su aspecto es liso y brillante, aunque puede ser fabricada sin brillo o mates.
Son resistentes a la acción de los ácidos y tienen resistencia también a los álcalis y agentes oxidantes o reductores. Son solubles en fenol.

·     Al igual que las poliamidas, las fibras de poliéster son poco higroscópicas, lo que las hace poco absorbentes del sudor y de difícil tintura.

·  Es también termoplástico. Por esta razón es conveniente fijar sus dimensiones en las operaciones de acabado (termo fijado) a temperaturas que pueden llegar hasta los 220º C. 

·       El planchado de las prendas que lo contienen debe hacerse a temperaturas moderadas.

·         Es muy conocido el hecho de que las prendas que contienen fibra de poliéster conservan los pliegues que se les hacen (pantalones y faldas plisadas). Sin embargo, esta propiedad impide la corrección de los pliegues hechos equivocadamente.

·         Las fibras de poliéster pueden ser empleadas en forma de filamento continuo o cortadas.

·         Es mal conductor de la electricidad. Esta propiedad produce una carga de electricidad estática, de la que no puede desprenderse fácilmente, dando lugar a las operaciones de hilatura, tisaje, acabado y confección a dificultades como la de pegarse en las partes mecánicas de la maquina produciendo atascos y rupturas, cargarse de polvo y suciedad y producir descargas cuando se la toca. Para evitar este inconveniente debe ser sometido a tratamientos con productos “antiestáticos” que ayudan a su descarga, tratamientos que deben ser repetidos en numerosas fases de la fabricación de hilados y tejidos.

Otra propiedad característica de esta fibra es su propensión a formar pequeñas bolitas cuando se someten los tejidos al roce (pilling), lo que impide su empleo en tejido destinados a acabados con pelo (franela, duvetinas, etc.).

Los fabricantes de estas fibras están luchando contra este inconveniente mediante transformaciones en su proceso de fabricación.

Vista Transversal y Longitudinal 

La sección transversal es redonda y la sección longitudinal es lisa.

Producción y consumo del poliéster.

La producción del poliéster se basa en los recursos naturales no renovables que utilizamos en otros aspectos que forman parte de la vida cotidiana como en la energía, el combustible y la producción de plásticos.

En la actualidad se produce alrededor de 8323 kg de poliéster cada segundo en el mundo.

42 millones de toneladas de poliéster al año; principalmente para la industria textil en comparación con 27 millones de toneladas de algodón.

Los mayores productores mundiales son India y china.

Del 65- 70% de la producción de poliéster global se utiliza para los textiles, de las cuales más de 65% es producida en China.

Aplicaciones y Usos.

La industria textil:

La  primera aplicación de las fibras poliéster fue en camisas de punto para hombre y en blusas para mujer. También se utilizaron los filamentos en cortinas delgadas, donde la excelente resistencia de las fibras a la luz así como su grueso, las hicieron especialmente adecuadas. 

El poliéster de fibra corta se empezó a utilizar en conjunto de tipo tropical o de verano para hombre. Los trajes eran ligeros y lavables a máquina, algo increíble en ropa de hombre. La muy baja absorbencia de las fibras poliéster era una limitante a la comunidad a estas primeras prendas, desventaja que se superó al mezclar el poliéster con el algodón, lana o ambas. En 1977 la fibra corta de poliéster se empezó a utilizar en las telas más pesadas con aspecto de algodón, como mezclillas o gabardina.

El poliéster, que puede ser producido con una alta tenacidad y un módulo grande, es ideal para muchas aplicaciones. Aunque las otras fibras hechas por el hombre pueden encontrar mercado en algunas aplicaciones, el poliéster lo encuentra en casi todas. Es extensamente utilizado para un gran número de telas, con las que se fabrican principalmente vestidos, blusas, trajes, ropa impermeable, ropa deportiva, ropa interior y lencería. También es muy utilizado en textiles para el hogar y alfombras. 

Cuidados
Al momento de lavar la tela de poliéster, se utilizan normalmente detergentes para la remoción de suciedad y residuos de tejeduría, mientras que en caso de engomantes se añaden soda cáustica, carbonato de sodio y en algunos casos, secuestrantes y lubricantes, sobre todo en presencia de tejidos muy tupidos engomados con resinas acrílicas de alta viscosidad.

 Cuando se va a lavar la prenda, lo ideal es girarlas de adentro hacia afuera antes de lavarla, para evitar posibles roturas. Para eliminar el color amarillento, en prendas de poliéster en color blanco, hay que mezclar media taza de detergente para lavavajillas con un litro de agua caliente en un cubo, y en el ponemos a remojo la prenda toda la noche. Al día siguiente, lavamos como de costumbre. Se puede añadir media taza de vinagre en el agua de enjuague.

Las temperaturas de lavado varían según el tipo de tejido, su peso, la cantidad de agentes auxiliares presentes en los hilos y va de 50 hasta 90ºC. A mayores temperaturas, entre 105 y 110 grados, el tejido se ablanda y existe el riesgo que la estructura del tejido se deforme. Es conveniente mantener las temperaturas de lavado a un máximo de 90 grados y en caso que se necesite un lavado más profundo, se aumenta el tiempo de lavado, que puede variar de 20 hasta 60 minutos. 

Los productos que se utilizan varían por características químicas y por su afinidad con la fibra de poliéster y se seleccionan siempre, o por lo menos se deberían seleccionar, con el fin de encontrar el mejor compromiso posible entre costo y resultado. 

La tela tiene tendencia a ser rígida, por lo que se puede añadir suavizante de telas en el ciclo de enjuague, para darle una sensación más suave y reducir la electricidad estática. Lo ideal, es secar el poliéster colgándolo al aire libre, siempre que se trate de un clima cálido. Lo mejor es no meterlo en la secadora, o si se hace, que sea un ciclo corto, ya que si no la prenda puede encoger mucho. Después hay que colgar la prenda o doblarla cuidadosamente, para evitar arrugas no deseadas.

Normalmente, el poliéster no requiere planchado, pero si es necesario, hay que utilizar la plancha bien caliente. Recuerde que hay que tener mucho cuidado con la plancha, ya que se puede quemar y fundir la prenda.

Prueba Combustión.

•  Bajo la acción de una llama, estas fibras se vuelven parduzcas y se derriten, con tendencia a gotear y producen mucho hollín.
• Después de retirar la llama, dejan de arder.
• Dejan un residuo en forma de perla dura y color grisáceo.
• El olor que produce es de diferentes olores químicos, porque las fibras de poliéster son sintéticas.
• El humo es negro.

Prueba Química (solubilidad).

• ·         Solidas ante ácidos minerales.
• ·         Los ácidos en ebullición provocan desintegración.
• ·         Resistente a las lejías de baño.
• ·         Las lejías concentradas y las lejías muy calientes y diluidas; las atacan.
• ·         En amoniaco resulta nocivo a la temperatura ambiente.

FUSIÓMETROS 

Este instrumento ayuda a determinar la calidad y pureza de una muestra por medio del punto de fusión. Ideal para laboratorios farmacéuticos, cosméticos, homeopáticos, análisis químico y hospitales. 

Poliamida o Nylon

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

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

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

Historia / antecedentes.

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

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

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

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

En 1939, Du pont fabricaba el Nylon 6,6 se presentó al público para medias para damas con éxito instantáneo. Se escogió para la fibra el término Nylon. No tenía ningún significado especial pero tenía un sonido agradable como algodón o rayón. 

Durante muchos años el Nylon se llamó fibra milagrosa. Tenía una combinación de propiedades que no se asemejaban a ninguna fibra natural o artificial en uso en la década de 1940. Era más fuerte y resistente a la abrasión que cualquier otra fibra, tenía excelente elasticidad; podía estabilizarse por calor y permitió hacer una realidad de los pliegues permanentes. Por primera vez la lencería delgada y ligera era durable y lavable a máquina. La alta resistencia del Nylon, su bajo peso y resistencia al agua de mar lo hizo adecuado para velas, cuerdas, etc.

Las desventajas iban apareciendo: acumulación estática, mal tacto y la falta de comodidad de la prenda al tacto de la piel, así como la baja resistencia a la luz solar en cortinas. Afortunadamente a medida que cada uno de los problemas aparecía, se aprendían más sobre las fibras y se encontraban formas de superar las desventajas.

En 1960, cinco firmas producían Nylon en los EUA. En 1977 existían 31 industrias, 18 de ellas elaboraban Nylon 6,6  y una Nylon 12.

Etimología

Sobre la etimología del nombre hay varias versiones curiosas. Se escribe Nylon porque las primeras dos letras son las iniciales de Nueva York.

Se cree que su nombre es un juego de palabras, haciendo referencia a NY (Nueva York) y Lon (Londres), dos ciudades que conjugadas en idioma inglés dan como resultado NyLon. Según John W. Eckelberry (DuPont) "nyl" es una sílaba elegida al azar y "on" es en inglés un sufijo de muchas fibras.

Otra versión dice que el nombre debería haber sido "no-run", indicando que las medias hechas por este material no se rompían con facilidad pero por razones jurídicas fue cambiado a Nylon.

Otra leyenda atribuye el nombre a abreviaciones de exclamaciones como "Now You Lousy Old Nipponese" (o "Now You Look Old Nippon" o "Now You Loose Old Nippon") en contra de los japoneses al tratarse de un sustituto de la seda que se había importado de China ocupada por los japoneses en la Segunda Guerra Mundial.

Proceso de obtención.

Se necesitaron muchos años para elaborar las primeras soluciones de hilatura y diseñar los equipos que las pudieran convertir en filamentos, para llegar a convertirlas en fibra y que sean capaces de pasar a través de los orificios de una tobera de la que saldrán en forma de filamento continuo que pueda ser cortado es necesario que sufran unas transformaciones químicas, es este caso es policondensación.

Este proceso se basa en tres etapas generales:

1. Preparar una solución viscosa tipo jarabe.

2. Extruir esa solución a través de una hilera o tobera para formar la fibra.

3. Solidificar la fibra por coagulación, evaporación o enfriamiento.

En el caso de la poliamida se obtiene por fusión, y los filamentos se solidifican por simple enfriamiento.

A la salida de la tobera, nos encontramos con unos filamentos muy tenues y podemos presentarlos de diferentes maneras:

1. ·         Multifilamento: unión de todos los filamentos que proceden de la tobera.
2. ·        Texturizado: procedimiento por el cual los multifilamentos lisos, se rizan, adquiriendo un notable efecto de elasticidad.
3. ·   Fibras cortadas: los filamentos previamente rizados o lisos, se cortan en fibras discontinuas como las fibras naturales (lana, algodón, etc), presentando otras propiedades y aplicaciones diferentes que los filamentos continúo.

Una vez producida la fibra, puede sufrir modificaciones, que se hacen variando la solución de hilatura, alterando las condiciones de ésta o variando el proceso después de la hilatura, estas pueden ser:

• ·    Deslustrado: la fibra básica por lo general es brillante, para deslustrarla se agrega un pigmento blanco, dióxido de titanio, a la solución de hilatura antes de extruirla, variando la cantidad obtenemos fibra mate o semimate, aunque su resistencia es menor.
• ·    Teñido de la solución: consiste en la adición de pigmentos coloridos o ciertos colorantes a la solución de hilatura o al polímero de resina, esto se conoce como teñido en solución, teñidos en masa, en la hilatura o teñidas por el fabricante, esta pigmentación proporciona permanencia del color, los pigmentos estas distribuidos de forma uniforme a través de las fibras.
• ·  Blanqueadores y abrillantadores: se agregan a la solución de hilatura para producir fibras blancas que resistan al amarillamiento.

Se puede añadir también a la solución de hilatura agentes antiestáticos, retardantes de la llama y sustancias que dan resistencia a la luz solar, también es posible cambiar la afinidad de las fibras por los colorantes; también el tamaño y forma de los orificios de la tobera varían para hacer filamentos de diferentes diámetros y secciones transversales, estas modificaciones influyen en el tacto y el aspecto de las telas, la hilatura intermitente se hace para dar a los filamentos un diámetro que no sea uniforme. Esto modifica la textura de las telas y proporciona variaciones interesantes en el tejido.

Hay modificaciones después de la hilatura, el cable del filamento se puede cortar a cualquier longitud, casi siempre se estira en frio, para mejorar su resistencia.

Propiedades químicas

·         Efecto a los ácidos: las soluciones diluidas afectan ligeramente al Nylon 6. Las soluciones concentradas en caliente de ácidos inorgánicos destruyen al nylon. Las soluciones concentradas en frio del ácido sulfúrico y nítrico disuelven el nylon.

·         Efecto a los solventes orgánicos: el ácido fórmico concentrado, el fenol y el metracresol disuelven el nylon. Los solventes comúnmente usados en el lavado industrial o domestico no afectan.

·       Efecto a los álcalis: el nylon tiene una excelente resistencia, tanto a loa álcalis débiles como a los fuertes.

·          Resistencia biológica: el nylon no es atacado por polilla, moho u otros microorganismos.

·         Colorantes aptos: son similares a los del Nylon 6,6: colorantes dispersos, ácidos, algunos colorantes directos y colorantes al cromo.

En el Nylon 6,6 penetra mejor el tinte.

Las propiedades específicas.

Las Poliamidas se caracterizan por su óptima propiedad mecánica, resistencia al desgaste, bajo coeficiente de fricción, puntos de fusión elevada, buena resistencia al impacto y  alta resistencia a la fatiga. También una excelente resistencia a disolventes orgánicos, salvo para algunos, como el ácido fórmico, m-cresol, etc

Pueden ser moldeadas fácilmente y se utilizan para producir una amplia gama de  artículos teñidos. También poseen un excelente brillo superficial.

Los polímeros reforzados con vidrio se caracterizan por un alto nivel de rigidez, buena estabilidad dimensional, óptima resistencia térmica, buena resistencia al desgaste,
y bajos coeficientes de fricción.

Composición, entre las poliamidas más comunes están:

Nylon 6: es un polímero formado por auto condensación de ácido 6- aminocaproico. O también llamado Coprolactama, durante la segunda querrá mundial este nylon fue fabricado en Alemania, bajo el nombre de “Perlón L”. 

Características principales:

• ·        Alta resistencia mecánica, rigidez, dureza y tenacidad.
• ·        Buena resistencia a la fatiga.
• ·         Alto poder amortiguador.
• ·         Buenas propiedades de deslizamiento.
• ·         Resistencia sobresaliente al desgaste.
• ·         Densidad: 1.14- 1.15g/cm3
• ·         Higroscopicidad:

Ø  Filamento 5.75%

Ø  Fibra 6.25%

• ·         Comportamiento térmico:

Ø  Se amarillece a 150 °C

Ø  Se ablanda a 175 °C

Ø  Se derrite a 215- 218 °C

• ·         Absorción a la humedad: 8- 8.5%
• ·         Nombres comerciales: Amilan., Caprolan , Dederon, Grilon , Kapron, Lilion, Nylcor, Silon, Perlon L. 

Nylon 6,6: Es un polimero del acido hexametilendiamina y el acido adipico. Los numeros que aparecen despues de la palabra nylon indican el numero de carbonos en las materias primas. Por ejemplo el Nylon 6,6 tienen 6 atomos de carbono en las hexametilendiamina y 6 átomos de carbono en el acido adipico. Este Nylon es conocido comercialmente como “Perlon T”. 

Características principales:

• ·         Densidad: 1.14g/cm3
• ·         Higroscopicidad:

Ø  Filamento 5.75%

Ø  Fibra 6.25%

• ·         Comportamiento térmico:

Ø  Se ablanda a 235 °C

Ø  Se amarillece a 156 °C

Ø  Se derrite a 245 °C

• ·         Absorción a la humedad: 3- 4.5%
• ·         Nombres comerciales: Bri- Nylon, Luron, Nylon, Nygon, Perlon T

·         Poliamida más utilizada en plásticos, debido a sus propiedades de equilibrio general.

Nylon 11: es un polimero del acido de acido aminoundecanoico, conocido comercialmente como “Risal”. 

Características principales.

• ·         Densidad: 1.04g/cm3
• ·         Higroscopicidad:

Ø  Filamentos 3.50%

Ø  Fibras 3.50%

• ·         Comportamiento térmico:

Ø  Se ablanda a 150 °C

Ø  Se derrite a 186 °C

• ·         Absorción a la humedad: 1.2%
• ·         Nombre comercial: Rilsan.

·         El Nylon11 Se caracteriza, en relación con los otros dos tipos de fibras por su menor absorción a la humedad, su menor peso, su punto de fusión más bajo y su textura más suave.

Nylon 6,10: Es un polímero fabricado por condensación de ácido hexametilendiamida y el ácido sebasico.

Nylon 12: Se elabora a partir de polilaurilamida, que tiene 12 atomos de carbono.

Estructura física:

El Nylon se elabora como multifilamento, monofilamento, fibra corta, y una gran cantidad de deniers y longitudes. Se produce como una fibra brillante, semiomate y mate. El nylon regular tiene una seccion transversal redonda y es perfectamente uniforme a lo largo del filamento. El estirador en frio alinae las cadenas de manera que estan orientadas a la direccion longitudinal de la fibra y son muy cristalinas. Los filamentos de alta tenacidad tienen cadenas mas largas que el Nylon regular. Las fibras mas cortas no se estiran en frio despues de la hilatura y por lo tanto tienen menos cristalitos. Su tenacidad es inferior a la de los filamentos.

En la actualidad las secciones trilobales o de bola gimnástica son más comunes, el número de filamentos en el hilo varía enormemente y esto es lo que determina las propiedades del producto final. Si diferentes tipos de hilo son combinados en un tejido de punto o entrecruzado, mezclas y efectos bicolores pueden ser alcanzados en un solo baño del proceso de tintura. También los podemos encontrar ignífugas. 

  

Punto de fusión y solubilidad

Por lo general el nailon es soluble en fenol, cresol y ácido fórmico. Su punto de fusión es de 263 °C.

Puntos de fusión de la poliamida:

·         Nylon 6: 215°C

·         Nylon 66: 263°C

·         Nylon 11: 185°C

Usos y aplicaciones:

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

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

En medicina y farmacia se utilizan objetos moldeados y esterilizables fabricados con poliamidas. Debido a su durabilidad, y a pesar de su mayor costo, los peines de nylon para el cabello han encontrado una amplia aceptación.

Las películas de nylon se emplean cada vez más en aplicaciones de embalaje para productos alimenticios y farmacéuticos. El valor del nylon para estas aplicaciones estriba en la posibilidad de hervir la bolsa con los alimentos dentro y en la baja transmisión del olor.

Aunque los nylons no se consideran generalmente como aislantes, debido a su tenacidad, y en cierto grado a su resistencia a la temperatura, se han abierto camino en este sector (arrollamientos y bobinas, y bloques terminales). Las ventajas que presentan en ciertos aspectos las resinas acetálicas y los policarbonatos han mermado considerablemente la aplicabilidad del nylon en este campo del aislamiento eléctrico. 

Las poliamidas se emplean en la elaboración de hilos o filamentos según tres procesos: seco húmedo y a partir de la hilatura de masa fundida. Se les emplea en el moldeo de piezas técnicas por inyección y para fabricar perfiles, láminas y películas por extrusión. 

Se utiliza en la confección de medias, tejidos y telas de punto, también cerdas y sedales. El nylon moldeado se utiliza como material duro en la fabricación de diversos utensilios, como mangos de cepillos, peines, etc. 

Las poliamidas con carbón-grafito, aceite, o bisulfuro de molibdeno, son recomendadas para aplicaciones en casquillos o guías de deslizamiento con una cierta garantía de funcionamiento para la obtención de unos resultados inmejorables.

Hay diferentes tipos de poliamidas y cada una tiene características propias, que hacen del material un material con características propias.

El Nylon 6 o Poliamida 6. Es el más conocido y utilizado de los plásticos técnicos.

Posee excelentes propiedades mecánicas, eléctricas, térmicas, químicas, y la posibilidad de ser modificado con aditivos (MOS2).

Existen dos tipos básicos y diferentes de POLIAMIDA 6.

Pladinyl (nylon 6 por colada).

Este plástico es especialmente diseñado para fabricar piezas mecánicas tal como, ruedas, engranajes, descansos, polines, poleas y en general todo tipo de piezas mecánicas para alta carga.

Dadas las condiciones de proceso del PLADINYL, éste posee propiedades mecánicas muy superiores a otros tipos de Nylon.

El PLADINYL STANDAR (PLADINYL S) viene en color verde oscuro (verde petróleo). También es fabricado el PLADINYL con aditivos que lo hacen muy autolubricante el cual se denomina PLADINYL-M y es de color amarillo.

El nylon 66. Es el plástico de ingeniería más utilizado. Se fabrican con él engranajes, bujes, cojinetes, levas, poleas, ruedas, ruedas de cadena, engranajes auto lubricados, sellos, partes de válvulas, arandelas, piezas, etc.

TEFLON.

Historia de PTFE

Tetrafluoretileno / politetrafluoroetileno (PTFE)

La historia de PTFE comenzó 06 de abril 1938, en el Laboratorio Jackson DuPont en Nueva Jersey. Químico DuPont, el Dr. Roy J. Plunkett, estaba trabajando con gases relacionados con Freón ^®, otro producto refrigerantes DuPont. Al examinar una muestra congelada, comprimido de tetrafluoretileno, él y sus colaboradores descubrieron que la muestra había polimerizado espontáneamente en forma de un sólido blanco, ceroso para formar politetrafluoroetileno (PTFE). 

PTFE es inerte a prácticamente todos los productos químicos y se considera el material más resbaladizo en existencia. Estas propiedades han convertido en una de las tecnologías más valiosos y versátiles jamás inventado, lo que contribuye a los avances significativos en áreas como la aeroespacial, comunicaciones, electrónica, procesos industriales y la arquitectura.

 PTFE se ha convertido en un producto de la casa familiar, reconocido en todo el mundo para las superiores propiedades antiadherentes asociados con su uso como un recubrimiento sobre utensilios de cocina y como un suelo y mancha repelente para tejidos y productos textiles. 

La marca Teflón ® fue acuñado por DuPont y registrada en el año 1945, los primeros productos se vende comercialmente bajo el principio de marca en 1946. Aplicaciones y productos innovadores rápidamente una bola de nieve. Hoy en día, la familia de los fluoropolímeros de Teflón ® de DuPont se compone de: PTFE, la resina original; FEP, introducida en 1960; Tefzel ® ETFE en 1970, y PFA, en 1972.

La invención de PTFE se ha descrito como "un ejemplo de serendipia, un destello de genio, un accidente afortunado. Incluso una mezcla de las tres cosas". Cualesquiera que sean las circunstancias exactas del descubrimiento, una cosa es cierta: PTFE revolucionó la industria del plástico y, a su vez, dio a luz a aplicaciones ilimitadas en beneficio de la humanidad. 

Dr. Roy Plunkett (1911-1994) ha sido reconocida en todo el mundo por las comunidades científicas, académicas y cívicas. Fue incluido en el Salón de la Fama de plásticos en 1973, y, en 1985, en el Salón de Inventores Nacionales de la Fama de unirse a científicos tan destacados e innovadores como Thomas Edison, Pasteur Louis y los hermanos Wright. 

La fórmula química y nombre científico del monómero. 

·         Tetrafluoroeteno.

·         CF2=CF2.

Punto de fusión.

Su punto de fusión varía entre 260 ° C (FEP) y 327 ° C (PTFE), en función del polímero Teflón específico que se está discutiendo.

Proceso de obtención.

Para la obtención partimos de un agente clorante, en este caso clorigaseoso y lo hacemos reaccionar con metano a una temperatura de 450°C mediante la acción de la luz se van a formar radicales de cloro se unirá el metano para formar triclorometano.

Después el tricloremetano hace reaccionar con fluoruro de hidrogeno para dar HCLF2 y bajo un calentamiento a 800°C, reacción por lo tanto endotérmica (todas las anteriores son exotérmicas) obtenemos el monómero de tetrafluoretileno y ácido clorhídrico.

Por ultimo seria la polimerización radicalaria de monómeros de tetrafluoretileno hasta obtener el PTFE o teflón.

Características y propiedades.

"Es termoplástico, se funde a una temperatura próxima a la temperatura al rojo, y hierve lejos. Se quema sin dejar residuos, los productos de vidrio decompositive etch "También observó que era insoluble en agua fría y caliente, acetona, Freón 113, éter, éter de petróleo, alcohol, piridina, tolueno acetato de etilo, ácido sulfúrico concentrado, ácido acético glacial. , nitrobenceno, alcohol isoanyl, orto diclorobenceno, hidróxido de sodio, y ácido nítrico concentrado.

Otras pruebas demostraron que la sustancia no char o fundido cuando se expone a un soldador o un arco eléctrico. Humedad no causó que se pudra ni se hincha, la exposición prolongada a la luz solar no lo degrada, y que era impermeable al moho y los hongos. 23

Comportamiento frente a agentes externos.

• ·         Resistencia a los agentes químicos. Absolutamente inerte.
• ·         No hay agente químico que lo ataque.
• ·         Resistencia a los solventes.
• ·         Es insoluble en cualquier solvente hasta los 300 ºC.
• ·         Resistencia a los agentes atmosféricos y a la luz.
• ·         Absolutamente inerte.
• ·   Resistencia a las radiaciones Las radiaciones tienden a provocar la rotura de la molécula de P.T.F.E., especialmente en presencia del oxígeno.
• ·       Permeabilidad a los gases Las características de permeabilidad son similares al resto de los materiales plásticos.

Propiedades eléctricas.

• ·   Rigidez dieléctrica: Varía con el espesor y disminuye con el aumento de frecuencia. Queda prácticamente constante hasta los 300 ºC
• ·      Constante dieléctrica: Posee valores muy bajos y que permanecen constantes hasta los 300 ºC.

Propiedades físicas y químicas.

• ·         Forma: polvo
• ·         Color: blanco
• ·         Olor: ninguno(a)
• ·         Punto/intervalo de fusión: 327 - 342 °C
• ·         Punto de inflamación: no aplicable
• ·         Temperatura de ignición: 530 - 550 °C , Método: ASTM D 1929
• ·         Temperatura de auto inflamación: 520 - 560 °C , Método: ASTM D 1929
• ·         Límites inferiores de explosividad/ Límites de inflamabilidad inferior: no aplicable
• ·         Límites superiores de explosividad/ Limites de inflamabilidad superior: no aplicable
• ·         Densidad: 2,14 - 2,20 g/cm3  
• ·         Solubilidad: insoluble 
• ·         Solubilidad en agua: insoluble

Propiedades térmicas.

• ·         Estabilidad térmica: Es uno de los materiales plásticos térmicamente más estables. A 260 ºC no existe descomposición apreciable. A 327 ºC el P.T.F.E. Toma un aspecto amorfo gelatinoso, sin fundir, conservando todavía sus formas geométricas.
• ·         Dilatación: El coeficiente de dilatación es lineal, y varía con la temperatura.
• ·         Conductividad térmica: El coeficiente de conductividad térmica es relativamente bajo, por lo que puede considerarse al P.T.F.E. un buen aislante. El agregado de cargas aumenta la conductividad térmica.
• ·         Puntos de transición: La disposición de las moléculas del PTFE (estructura cristalina) varía con la variación de temperatura. Existen diferentes puntos de transición pero los más importantes se producen a los 19 º C, que corresponde a la modificación de algunas propiedades físicas, y a los 327 º C que corresponde a la desaparición de la estructura cristalina: el PTFE adquiere un aspecto amorfo pero conserva su forma geométrica.
• ·         Calor específico: el calor específico aumenta conjuntamente con la temperatura.

Propiedades físico – mecánicas.

• ·         Resistencia a la tracción y compresión: Conserva sus valores en un amplio rango de temperaturas, y puede ser usado en servicio continuo hasta los 260 ºC, mientras que a -270 ºC conserva todavía una cierta plasticidad a la compresión.
• ·         Resistencia a la flexión: El P.T.F.E. es relativamente flexible y no se rompe.
• ·         El coeficiente de flexión es de:

Ø  2000 N / mm2 a - 80 º C

Ø  350 a 650 N / mm2 a 23 ° C

Ø  200 N / mm2 a 260 º C

• ·         Memoria plástica: Si a un trozo de P.T.F.E. Se lo somete a deformaciones de tracción y compresión por debajo del límite de rotura, parte de estas deformaciones permanece, creando tensiones que se pueden eliminar por calentamiento. Esta propiedad se denomina “memoria plástica”.
• ·         Fricción: Posee el coeficiente de fricción más bajo conocido entre todos los materiales sólidos. Se puede ubicar entre 0,04 y 0,15, dependiendo del agregado de cargas.
• ·         Desgaste: Depende de las condiciones de la otra superficie de rozamiento, y está en función de las velocidades y las cargas.

Propiedades de la superficie.

·         La constitución molecular del P.T.F.E. le confiere una elevada anti adhesividad, por lo cual su superficie resulta difícilmente humectable. El ángulo de contacto con el agua es de 110 º, y líquidos con una tensión superficial superior a 20 dinas/cm no mojan al P.T.F.E.

·         Posee también una alta resistencia, tanto a la humedad, como al paso del tiempo y a los rayos ultravioleta (UV). Del mismo modo su anti adherencia lo convierte en un material impermeable y de fácil de limpieza.

·         PTFE es inerte a prácticamente todos los productos químicos y es considerado el material más resbaladizo que existe.

·         Presenta una alta resistencia al ozono, a los ácidos y bases concentradas o diluidas, a los hidrocarburos y a los disolventes orgánicos.

·         Presenta una alta resistencia al ozono, a los ácidos y bases concentradas o diluidas, a los hidrocarburos y a los disolventes orgánicos.

Principales productos y marcas.

Principales líneas de productos incluyen los refrigerantes Suva ®, Teflon ® y Tefzel ® resinas de fluoropolímero, SilverStone ® acabados antiadherentes, Tedlar ® película de polivinilo fluoruro, Formacel ® agentes espumantes, agentes de limpieza Vertrel ®, propulsores DYMEL ®, Zyron electrónico ® gases y productos Nafion ® membrana.

Solubilidad.

Es insoluble en agua fría y caliente, acetona, Freon 113, éter, éter de petróleo, alcohol, piridina, tolueno acetato de etilo, ácido sulfúrico concentrado, ácido acético glacial. , nitrobenceno, alcohol isoanyl, orto diclorobenceno, hidróxido de sodio, y ácido nítrico concentrado. Otras pruebas demostraron que la sustancia no char o fundido cuando se expone a un soldador o un arco eléctrico. Humedad no causó que se pudra ni se hincha, la exposición prolongada a la luz solar no lo degrada, y que era impermeable al moho y los hongos.

Prueba de combustión.

• ·         No arde.
• ·         No produce olor.
• ·         No se quema.
• ·         Se deforma
• ·         No gotea.

Usos y aplicaciones.

En revestimientos de aviones, cohetes y naves espaciales debido a las grandes diferencias de temperatura que es capaz de soportar.

El Teflón debido a su fricción baja, se utiliza para los usos donde está necesaria la acción de desplazamiento de piezas: cojinetes, bujes, engranajes, placas de deslizamiento, etc.

Como recubrimiento de balas perforantes. El teflón no tiene efecto en la capacidad de perforación del proyectil, sino que reduce el rozamiento con el interior del arma para disminuir su desgaste.

En Odontología como aislante, separador y mantenedor del espacio interproximal durante procedimientos de estética o reconstrucciones con resinas compuestas o composite.

En estructuras y elementos sometidos a ambientes corrosivos, así como en mangueras y conductos por los que circulan productos químicos. 

En utensilios de cocina, como sartenes y ollas por su capacidad de rozamiento baja, así son fáciles de limpiar y mantiene un grado menor de toxicidad.    

En pinturas y barnices.

En electrónica, como revestimiento de cables o dieléctrico de condensadores por su gran capacidad aislante y resistencia a la temperatura. 26

Los condensadores con dieléctrico de teflón se utilizan en equipos amplificadores de sonido de alta calidad. Son los que producen menores distorsiones de audiofrecuencias. Un poco menos eficientes, les siguen los de poliester metalizado (MKP).

En medicina, aprovechando que no reacciona con sustancias o tejidos y es flexible y antiadherente se utiliza para prótesis, creación de tejidos artificiales y vasos sanguíneos, en incluso operaciones estéticas (body piercing).

Como hilo para coser productos expuestos continuamente a los agentes atmosféricos o químicos. 

El Teflón  se utiliza para recubrir telas de fibra de vidrio para estructuras permanentes arquitectónicos como el Pontiac Silverdome de Detroit, Michigan, y el Orange Bowl en la Universidad de Syracuse en Syracuse, Nueva York.

Como fibra, el Teflón  se utiliza para la fabricación de calcetines que reducen la fricción y ampollas. Estos son especialmente importantes para los diabéticos, personas con problemas circulatorios, las necesidades de geriatría, la obesidad y la piel sensible. Se hacen Calcetines Confort y fueron aprobadas recientemente por los EE.UU. Food and Drug Administration.

A partir de Apolo, la NASA utiliza Teflón tela y cubiertos de Teflón fibras en trajes de su espacio.

En la industria se emplea en elementos articulados, ya que su capacidad antifricción permite eliminar el uso de lubricantes como el Krytox. 

Teflón ® es utilizado en muchas aplicaciones para la fabricación de chips de computadoras, ya que es muy inerte y no reactivo. Se utiliza en filtros para mantener el aire limpio, en portadores de chips, y prácticamente todos los tubos y tuberías en la industria de semiconductores. DuPont.

Kevlar

Historia y/o antecedentes.

El Kevlar es una poliamida sintetizada por Stephanie Kwolek, una química de la firma DuPont, en 1965. Sus fibras consisten en largas cadenas de poliparafenileno tereftalamida, molécula que soporta altas temperaturas con la que se puede construir equipos ligeros, resistentes -5 veces más fuerte que el acero- y a los que no les afecta la corrosión. Actualmente se utiliza para reforzar prendas textiles de montaña por su gran capacidad y resistencia, como por ejemplo en los hombros de las chaquetas para evitar su desgaste por el rozamiento con la mochila.

Las fibras de aramida fueron introducidas comercialmente en 1972 por DuPont.

El Kevlar es un polímero altamente cristalino. Llevó mucho tiempo encontrar alguna aplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble en ningún disolvente. Por lo tanto, su procesado en solución estaba descartado. No se derretía por debajo de los 500oC, de modo que también se descartaba el hecho de procesarlo en su estado fundido. Fue entonces cuando una científica llamada Stephanie Kwolek apareció con una idea brillante.

Stephanie trabajaba en un laboratorio, donde todos los días experimentaba con nuevos materiales. Descubrió el Kevlar cuando se dio cuenta de que una solución plástica que ella estudiaba a menudo estaba actuando de manera "diferente". Este material era súper resistente y a la vez muy ligero. Así fue como descubrió el Kevlar, una fibra química famosa  por su uso en los chalecos antibalas. 

DuPont es una compañía científica. Fundada en 1802, DuPont pone a trabajar a la ciencia en la resolución de problemas y creación de soluciones que hacen que la vida de la gente sea mejor, más segura y fácil. Con operaciones en más de 70 países.

Kwolek entró a trabajar en DuPont en 1946 como química de laboratorio en Buffalo, Nueva York. Recién graduada de lo que ahora es la Universidad Carnegie Mellon de Pennsylvania.

Las fibras Kevlar® están basadas en poliparafenileno tereftalamida, molécula rígida que facilita lograr una configuración de cadena totalmente extendida (recta). Asimismo, la molécula de poliparafenileno tereftalamida tiene una excelente resistencia a las altas temperaturas y a las llamas. Al ofrecer resistencia al calor, Kevlar® protege contra riesgos térmicos de hasta 800 grados F. 

Químicamente se puede representar un monómero de Kevlar como esto: 

El Kevlar es una poliamida, en la cual todos los grupos amida están separados por grupos para-fenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en posiciones opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4. El Kevlar se muestra en la figura grande, en la parte superior de esta página. 

Proceso de policondensación:

Proceso de fabricación del Kevlar.

Como ya lo habíamos mencionado anteriormente, el KEVLAR solo puede ser procesado mediante el proceso de fricción en solución, el cual consiste en obtener la fibra desde el proceso de polimerización, ya que en este punto, se puede controlar a voluntad sus propiedades, cabe notar que para las fibras como el KEVLAR solo es posible procesarlas como fibras, ya que su resistencia mecánica y su estructura cristalina no permite realizar otro proceso de transformado. A continuación describiremos como es el proceso de hilado del KEVLAR, cabe mencionar que la información sobre este proceso es muy limitada debido a las restricciones de autor que existen sobre este tema.

Como ya lo habíamos mencionado La fabricación de fibras se basa en el forzado se polímeros a través de pequeños agujeros agrupados en una hilera a niveles de temperatura y presión extremadamente elevados con el propósito de formar filamentos que se enfriarán a velocidades controladas. Se los estira para hacerlos más resistentes (técnica de hilado/pasado) y se los devana en paquetes de tamaño y peso convenientes. En la actualidad, los pesos de los paquetes comerciales oscilan entre los 3,60 kg y los 45 kg. Se pueden agregar “funciones” adicionales de procesamiento como las cajas recalentadas, los rodillos de pasada, los godets, los tambores volumétricos, etc., como se muestra a continuación.

En este proceso, en la cámara de polimerización, se tiene la mezcla de meros, en nuestro caso p-fenilendiamina y cloruro de terftailo, los cuales inician el mecanismo de policondensación, eliminando HCl como residuo de la policondensación, cuando hacemos el hilado empezamos por exponer al polímero en un medio con HCl, lo cual me permite tener al polímero en estado “maleable”, ya que no ha endurecido totalmente, generando con esto que podamos hilarlo y formar las fibras que hemos mencionado. .

Con el fin de condensar las fibras después del estiraje principal, el rodillo de salida inferior de la unidad de estiraje ha sido reemplazado por un tambor perforado. Dentro de cada tambor hay un inserto estacionario con una apertura de aspiración, de forma especial, conectada al sistema de succión de la máquina. 

La corriente de aire creada por el vacío o succión condensa las fibras que están pasando por encima del tambor perforado. La zona de condensación controla completamente las fibras en todo su recorrido desde el sistema de estiraje hasta la línea de retención. Un cilindro de presión adicional (cilindro estirador trasero) previene que la torsión se propague a la zona de condensación. La eficiencia del compactado es mejorada por medio de un elemento de guía del aire, de diseño especial.

Después de este proceso, tenemos el paso de tejido de la fibra para obtener los tejidos de KEVLAR que todos conocemos como la tela más fuerte y liviana que existe. Este entrecruzamiento de las fibras lo hacemos utilizando un telar

Propiedades y características.

Las características de este tipo de fibras son:

• ·        Buena resistencia a la tracción.
• ·         Menor densidad que la fibra de vidrio y carbono.
• ·         Baja resistencia a compresión.
• ·         Buena resistencia a disolvente y aceites.
• ·  Fácilmente atacables por ácidos y bases fuertes.

Adiferencia de la fibra de carbono y vidrio, presentan una gran absorción de humedad en condiciones ambientales, en detrimento de sus propiedades mecánicas.

Las especificaciones físicas típicas del Kevlar 49 son:

• ·         Densidad: 1.44 g/cm^3
• ·         Resistencia a la Tracción: 3400 MPa
• ·         Módulo Elástico: 125 GPa
• ·         Diámetro de la Fibra: 12µm
• ·         Absorción de Humedad: 12%

El Kevlar 49 posee un alto precio, pero en cambio nos puede proporcionar una muy alta resistencia estática y una rigidez media, mientras que posee una densidad muy pequeña comparada con el Aluminio. Dichas características hacen que el Kevlar sea un excelente material para su uso en estructuras secundarias sin un alto régimen de cargas.

No derriten ni se contraen en llama, y carbonizan solamente a temperaturas muy altas. Ofrecen una resistencia excelente al agua y al petróleo, incluyendo el aceite de motores y lubricantes, además tienen una buena resistencia química y son químicamente estables bajo una gran variedad de condiciones de exposición. Son ambos extremadamente resistentes y con alta resistencia a la abrasión, además se cortan y se rasgan.

Propiedades generales del KEVLAR:

Resistencia Química

·         Ácidos – concentrados: Mala.

·         Ácidos – diluidos: Aceptable.

·         Álcalis: Buena.

·         Alcoholes: Buena.

·         Cetonas: Buena.

·         Grasas y Aceites: Buena.

·         Halógenos: Buena.

·         Hidrocarburos Aromáticos: Buena.

Propiedades Mecánicas.

·         Módulo de Tracción ( GPa ): 59-124.

·         Resistencia a la Tracción ( MPa ): 2760.

Propiedades físicas.

·        Densidad ( g cm-3 ): 1,44.

·         Resistencia a los Ultra-violetas: Aceptable.

Propiedades Térmicas

·         Calor Específico ( J K-1 kg-1 ): 1400

·         Coeficiente de Expansión Térmica ( x10-6 K-1 ): -2 ejes a lo largo

·         Conductividad Térmica ( W m-1 K-1 ): 0,04 a 23C

·         Temperatura Máxima de Utilización ( C ): 180-245

·         Temperatura Mínima de Utilización ( C ): -200

Punto de fusión.

Debe de estar por encima de los 200°C.

El punto de fusión debe estar por encima de los 200ºC, ya que el polímero.

Usos y aplicaciones.

SmarTruck: Tecnología Militar. 

Dispone de blindaje con paneles de Kevlar y cristales a prueba de balas, las manijas exteriores de las puertas dan descargas de alto voltaje.

Adhesivos, Selladores, y Recubrimientos 

En adhesivo, sellador, revestimiento, y reforzados con fibra de aplicaciones de plástico, DuPont ™ Kevlar ® ayuda a proporcionar un mejor control de la viscosidad y reducir los costes. Aprenda cómo la fuerza inherente y la resistencia al calor de Kevlar ® ofrece un rendimiento que no pueden ser usados ​​o envejecidos de distancia.

Aeroespacial, Naval, & Rail 

DuPont ™ Kevlar ® ayuda a que los fabricantes de la industria aeroespacial, naval, ferroviario y las industrias de la construcción de aviones, barcos, coches y trenes que son más ligeros y más durable. Aprender las características de rendimiento notables de Kevlar ® ayudar a lograr una mayor eficiencia de combustible y menores costos de operación y mantenimiento.

Componentes Automotrices Refuerzos      

Kevlar ® y Nomex ® fibras de marca ayudan a mejorar la seguridad, el rendimiento y la durabilidad de los componentes de automoción para una amplia gama de vehículos, desde automóviles de pasajeros y camiones ligeros para autos de carreras profesionales. Aprende Kevlar ® y Nomex ® ayudan a proporcionar la fuerza inherente a los componentes de automoción, dentro y fuera.

Tren de fuerza Automotive & Body Components Refuerzos 

DuPont ™ Kevlar ® ayuda proporciona la fuerza, la resistencia y la estabilidad necesarias para mejorar la cadena de tracción de automoción y componentes del cuerpo y las pastillas de freno.

Fibra Óptica 

Kevlar ® ofrece una resistencia a la tracción, ayudando a proteger los cables de fibra óptica contra las agresiones mecánicas para garantizar un rendimiento óptimo. Aprender cómo las propiedades dieléctricas inherentes, peso ligero, de diámetro pequeño, y la flexibilidad de Kevlar ® cumplen los requisitos para una amplia variedad de aplicaciones de fibra óptica por cable.

Trajes de  Bombero 

Para una fuente confiable de protección, los bomberos buscan equipo de protección hechas de Nomex ® y fibras de Kevlar ®.

Nuestros científicos y técnicos han creado y probado rigurosamente nuestras marcas principales utilizados en la ropa de protección industrial, incluyendo Nomex ®, Tychem ®, Tyvek ® y Kevlar. Debido a sus funciones en materia de seguridad industrial y protección del trabajador.

La marina 

Refuerzo de Kevlar ® ayuda a reducir el peso sin comprometer la resistencia en agua marina, energía, materiales compuestos y marítimos de buques.

Cuerpo Militar  

Durante 40 años, los estadounidenses que sirven en todas las ramas de las Fuerzas Armadas han dependido de chalecos antibalas hechos con fibra de Kevlar ® para ayudar a protegerlos de los peligros de combate.

Cascos 

Militares

Kevlar ® fibra es una parte muy importante de los activos de las fuerzas armadas. Mediante la incorporación de su tecnología de protección inherente a los cascos militares, ha ayudado a salvar miles de vidas.

Dispositivos electricos 

Los fabricantes de dispositivos electrónicos personales, como teléfonos móviles, dispositivos portátiles, computadoras portátiles, están recurriendo a DuPont ™ Kevlar ® para ayudar a que sus productos sean más fáciles de transportar y duradero.

Las prendas de vestir deportivas y Accesorios   

La búsqueda de la más ligeros, más fuertes y más seguros productos deportivos ha hecho Kevlar ® en una opción popular para los fabricantes de equipos y consumidores. Aprenda cómo las mismas propiedades y atributos de rendimiento que han demostrado ser tan eficaz en aplicaciones industriales y protección de la vida-también un llamamiento a los atletas, entusiastas del aire libre y cualquier persona en busca de un mejor rendimiento en productos deportivos.

Miembros de resistencia de Petróleo y Gas 

Aprenda cómo DuPont ™ Kevlar ® ha seguido ayudando a innovar en la fuerza son miembros de la industria de petróleo y gas.

vídeo:

 http://www.youtube.com/watch?v=TedCxGgq1kg

Las fibras de aramida

 Introducción

En los laboratorios de investigación de EI Du Pont de Nemours & Company, Inc. , en 1965, dos científicos de investigación, Stephanie Kwolek y Blades Herbert, estaba trabajando en un laboratorio corporativo para crear una nueva fibra. 

La nueva fibra, llamado Kevlar, se podría ofrecer en muchas formas diferentes.  

Uno de los usos más populares de Kevlar llegó en forma de chalecos antibalas que los policías tienen invocado por más de 25 años.   

El mayor atributo de la fibra era la fuerza que proporciona en una forma muy ligera, que era a la vez cómodo y le dio un amplio rango de movimiento para el oficial.   Este descubrimiento se produjo a partir de un compuesto químicamente muy similar llamado Nomex. 

La producción de fibras de aramida conocidos bajo los nombres de marca Kevlar y Nomex.

La diferencia está en su estructura, Kevlar ® es una para-aramida mientras Nomex ® es una meta-aramida. 

    

Una aramida es una poliamida donde se unen al menos 85% de los enlaces amida a anillos aromáticos.   

La primera aramida producida fue llamado Nomex ® introducido por Du Pont en 1961.   Por esta reportar vamos a diseccionar cada fibra por separado. 

Kevlar ®

Historia

Kevlar ® fue desarrollado originalmente en la década de 1960 con el nombre químico de la poli-parafenileno tereftalamida;

Presentado por primera vez comercialmente por Du Pont en 1972, la fibra tiene competidores similares en Twaron y Technora.  

Kevlar se desarrolló originalmente como material neumático acorde para los cinturones y las carcasas de neumáticos radiales. Los usos comunes de Kevlar ® hoy incluyen:  

Adhesivos y sellantes, la balística y la defensa, correas y mangueras, materiales compuestos, cables de fibra óptica y electro-mecánicos, productos de fricción y juntas, ropa protectora, neumáticos y cuerdas y cables   Estos incluyen artículos tales como trampolines y raquetas de tenis. 

Propiedades de los comerciales de aramida fibras
Fibra tipo	Densidad (g/cm3)	% Alargamiento	Módulo , Gpa	Tenacidad
Kevlar 29	1,43	3,6	70	20-23
Kevlar 49	1,45	2,8	135	20-26
Kevlar 119	1,44	4,4	55	N / a
Kevlar 129	1,45	3,3	99	N / a
Kevlar 149	1,47	1,5	143	18
Nomex	1,38	22	17	5,8

Observe que el módulo mucho mayor y menor elongación% de Kevlar 49 y 149.

Características:

Todas las características generales de Kevlar figuran en esta lista se toman desde la página web de Du Pont:

• ·         Alta resistencia a la tracción en Bajo Peso
• ·         Elongación baja para romper
• ·         Módulo alto (rigidez estructural)
• ·         baja conductividad eléctrica
• ·         Alta resistencia química
• ·         Contracción térmica de baja
• ·         Alta Tenacidad (Work-A-Break)
• ·         Excelente estabilidad dimensional
• ·         Resistencia High Cut
• ·         Resistente al Fuego, autoextinguible

Lo interesante es que tiene una alta elongación en rotura a alrededor de 4%, sin embargo, se utiliza comúnmente en fibra que incluye spandex Lycra. 

Química / Fábricas

KEVLAR ® es una molécula cristalina que consiste en largas cadenas moleculares que son altamente orientado y muestra una fuerte unión de cadena intermolecular en la posición para.   

Se hace de la reacción de para-fenilendiamina (PPD) y cloruro de tereftaloilo fundido. 

  La producción de p- fenilendiamina es difícil debido a la diazotización y el acoplamiento de la anilina.  

Los compuestos de reacción que implican la producción Kevlar utilizando p-fenilendiamina y cloruro de tereftaloílo se muestra a continuación. 

                                                       

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El PPD y el cloruro de tereftaloilo se hacen reaccionar mediante el uso de N-metilpirrolidona como disolvente de reacción. La estructura para el poli-parafenilen tereftalamida se muestra a continuación. 

El polímero resultante se filtró, se lavó y se disolvió en ácido sulfúrico concentrado y se extruye a través de hileras.

A continuación, pasa a través de un conducto estrecho y pasa por el proceso de centrifugado en húmedo donde se coagula en ácido sulfúrico. 

 El filamento puede tomar dos caminos diferentes en este punto.   Puede estar formada en un hilo, se lavó y se secó el que se enrolla en carretes que produce un módulo de 400-500 g / denier.

A la inversa, el filamento puede ir bajo tratamiento térmico adicional con tensión y producir una fibra con un módulo de 900-1000 g / denier.   El producto final puede adoptar varias formas.   Puede formar hilos de filamento, pulpa, o en hojas spun-laced y papeles. 

Punto de fusión.

El punto de fusión debe estar por encima de los 200ºC, ya que el polímero.

 Impacto Económico

La producción de fibras como el Kevlar es realmente un oligopolio.  

Du Pont, que es el productor de Kevlar es el mayor productor de para-aramidas en el mundo.   

Du Pont produce actualmente en tres países:.

• Ø  Estados Unidos.
• Ø  Irlanda del Norte.
• Ø  Japón  

Estos tres sitios tienen una capacidad de producción de 65,9 millones de libras de los £ 94,7 millones de aramida capacidad total de fibras.  

Rusia también produce un porcentaje muy bajo de para-aramidas llamado Fenylene. 

 A partir de 1998, Kevlar representaron el 85% del mercado mundial de fibras de para-aramida.  

La producción en Europa occidental y Japón se ha incrementado hasta en gran medida en los últimos diez años.   

Todos los de la producción en los Estados Unidos se realiza por Du Pont para producir Kevlar.   

También Du Pont representa alrededor de un tercio de la producción total en Europa y aproximadamente la mitad de la producción en Japón. 

Mundo de Producción de Para Fibras ( millones delibras )
	UnidosEstados	Occidental Europa	Japón	Rusia	Total
1979	13	0	0	<1	13
1986	29	<1	0	2	31
1988	29	6	<1	2	37
1990	29	10	1	3	43
1991	26	10	4	2	42
1992	23	11	7	2	43
1993	23	12	7	2	44
1998	31	16	8	3	58

El crecimiento de Kevlar no ha cumplido aún su pleno potencial. 

Nomex ®

Historia

NOMEX ® fue desarrollado por DuPont en 1961 para productos que necesitan estabilidad dimensional y resistencia al calor.   Nomex ® se utiliza en prendas de protección, filtración de gas caliente y las mangueras automotrices, aislamiento eléctrico, piezas de aviones y material deportivo.

Características

Las propiedades generales de Nomex se enumeran a continuación.

• Nomex no fluye o fundir por calentamiento y no se degrade o char a temperaturas hasta más de 370 grados Celsius.  
• ·        Resistente al calor y la llama
• ·         Resistencia ultravioleta de alta
• ·         Alta resistencia química
• ·         Contracción térmica de baja
• ·         moldeable para las piezas moldeadas
• ·         Elongación baja para romper
• ·         baja conductividad eléctrica 

En  general, Nomex ® es tanto térmica y químicamente muy estable.  

La diferencia entre Kevlar y Nomex es la ubicación de los enlaces amida en el anillo aromático.   

Esas diferencias causar Nomex a un menor módulo y resistencia a la tracción y una mayor elongación y la solubilidad en disolventes orgánicos.

Química / Fábricas

Nomex ®, es una fibra de meta-aramida creado por Du Pont en 1961.   El nombre químico de Nomex es poli (m-fenileno isoftalamida), que se produce a partir de la reacción de m-fenilendiamina y cloruro de isoftaloilo cuyas estructuras se muestran abajo. 

           

La solución es seco hilado a través de hileras.   El disolvente restante se evapora, el filamento se lava y se enrolla en el remolque, calentado, y finalmente se extiende en forma de rollos a una temperatura de 150 grados es Celsius.  

Nomex puede ser producido como un hilo de filamento continuo, grapas, hilado, floc, cartón prensado, papel, fieltro punzonado, o como un tejido.   A continuación vamos a echar un vistazo a los aspectos económicos de la producción de Nomex. 

Impacto Económico

El crecimiento de las fibras de aramida meta-ha crecido constantemente durante los últimos 10 años.   

Al mismo tiempo, la participación de EE.UU. en la producción ha caído un 19% entre 1990 y 1998 de 81% a 62%.   Este descenso se debe principalmente al crecimiento de la producción en Europa occidental, desde la ausencia de producción en 1990 a un 21% de la cuota de mercado en 1998.  

La siguiente tabla muestra los patrones de producción de meta-aramidas desde 1979.

Mundial de la producción de meta- aramida fibras (millones de libras )
		Unidos Estados	Occidental Europa	Japón	Rusia	Total
1979		12	0	<1	<1	12
1986		18	0	2	1	21
1988		20	0	2	2	24
1990		21	0	4	2	26
1991		23	0	4	1	28
1992		24	0	4	neg	28
1993		26	2	4	neg	32
1998		26	9	5	2	42

*** Cifras tomadas del Manual Chemical Economics

La producción mundial se ha más que triplicado en las últimas tres décadas, mientras que el consumo en los EE.UU. sólo ha crecido un 60

Los usos de este consumo se debe principalmente a la producción de papel usos eléctricos, como aislantes en transformadores secos, motores y transformadores, que representan el 49% de todo el consumo de los EE.UU.. 

En las cuentas de la industria textil, tejidos resistentes al fuego el 19% y la filtración del 17% del consumo total de EE.UU..   

En general, el crecimiento anual esperado tarifa para meta-aramidas se supone que en promedio un 3% anual hasta 2003.   

La industria textil es responsable de la producción de ropa resistente al fuego y cubre asiento en asientos de avión.   

También ha establecido un mercado en sustitución de amianto, aislamiento térmico y como una fibra que evitar la acumulación de electricidad estática.   Los precios de las fibras de aramida meta-oscilar mucho. 

La grapa de 1,5 denier de la fibra costo de $ 11.50 por libra, mientras hilados de filamento continuo de 200 denier un costo de $ 25.00 por libra.   Aún más, 1.200 denier costes de hilo de filamento 39,00 por libra!

Usos finales

Algunos de los principales usos finales de los meta-aramidas son:

La ropa de protección, filtración de gas caliente y aislamiento eléctrico. 

Para-aramidas son utilizados para:

Sustituir el amianto en los forros de freno y embrague, como refuerzo de neumáticos, y en materiales compuestos como materiales para aviones, barcos, coches de alto rendimiento y equipamiento deportivo. Los miembros de las fuerzas de policía y las fuerzas armadas usan anti-balístico ropa aramida. 

Vista longitudinal y transversal

Vista longitudinal

Vista transversal

FIBRA ACRÍLICA

Se define como fibra acrílica un polímero constituido por macromoléculas lineales cuya cadena contiene un mínimo del 85% en masa de unidad estructural correspondiente al acrilonitrilo.

Desde el punto de vista de la disponibilidad de las materias primas necesarias para su fabricación, las fibras acrílicas presentan unas perspectivas muy favorables, ya que ninguna de ellas es aromática. Ello supone la ausencia de interferencia de otros sectores cuya demanda y legislación sé orienta hacia el consumo de productos aromáticos.

Las propiedades de las fibras acrílicas recomiendan su empleo como alternativa de la lana en el campo del vestido y de los textiles para interiores. Entre estas propiedades se pueden citar la alta voluminosidad con tacto cálido parecido a la lana, su excelente resiliencia, su baja densidad y su tacto agradable. 

Historia y/ antecedentes.

Desde 1913 una patente alemana había contemplado la posibilidad de producir hilados a partir del cloruro de polivinilo, material plástico de gran utilización, pero no se conocía ningún solvente para este producto y la patente no tuvo aplicación.

En 1931 I.G. Farben retorno a la idea de utilizar cadenas largas de cloruro de polivinilo por ser un producto económico obtenido a partir del acetileno o del etileno. Sobre clorando el cloruro  de polivinilo, obtuvo un producto soluble en acetona. En 1948 se descubrió que el cloruro de polivinilo se podía disuelven en una mezcla de acetona y sulfato de carbono, facilitando la fabricación de fibras acrílicas.

La primera fibra acrílica (poliacrilonitrilos) obtenidas por polimerización del acrilonotrilo fueron lanzados al mercado en 1948, con el nombre de Orlon. Fibras similares se fabricaron en 1954 por Alemania con el nombre de Dralon y en Francia con el nombre de Crilon.

Química y estructura molecular.

Las fibras acrílicas son fibras elaboradas en donde la sustancia que forma la fibra es un polímero sintético que, cuando menos, contiene 85% en peso de acrilonitrilo. Federal Trade Comisión. 

El monómero de acrilonitrilo se descubrió en 1893 y el polímero se patentó por primera vez en 1929. El polímero puro extremadamente isoble hasta que se descubrió la dimetilformamida. Las fibras que están compuestas por 10% de acrilonitrilo, tiene una estructura interna compacta, muy orientada, lo que hace virtualmente imposible el teñido.

Por lo tanto, la mayoría de las fibras acrílicas se fabrican como copolímeros, hasta por un 15% de aditivos que producen una estructura más abierta, lo cual permite que los tintes sean absorbidos por la fibra. Los aditivos proporcionan zonas adecuadas para el teñido y son catiónicos para los tintes ácidos y aniónicos para los tintes básicos. Esto hace posible el proceso del teñido cruzado.

El zefrán es un polímero injertado. En este tipo de polimerización, el aditivo no forma parte de la cadena molecular principal, sino que se incorpora como cadenas laterales.

Polímero

copolímero

Polímero injertado

Los copolímeros acrílicos no son tan fuertes como los homopolímeros o los acrílicos injertados. Puesto que el uso final de estas fibras es principalmente para prendas de vestir y telas de uso doméstico, esta reducción de la resistencia no es muy importante.

Producción y/o proceso.

Algunas fibras acrílicas se hilan en seco, con disolventes y otras si hilan en húmedo. En hilatura con disolvente, los polímeros se disuelven en un material adecuado, como dimetilformamida, la extracción se hace al aire caliente y se solidifican por evaporación del disolvente. Después de la hilatura, las fibras se estiran en caliente de tres a diez veces su longitud original, se ondulan, se cortan y se comercializan como fibra corta o filamento. En la hilatura en húmedo el polímero se disuelve en un disolvente, la extruccion se efectúa en un baño coagulante, se seca se ondula y se recoge en forma de filamento para voluminizarlo o se corta en fibras y se embala.

El acrilonitrilo es relativamente barato, pero los disolventes son costosos, por lo que el proceso de hilatura es más caro que las otras fibras sintéticas.

Hilatura en seco

El poliacrilonitrilo tiende a descomponerse por fusión, lo que no ocurre con las fibras poliamidas y poliésteres, debido a este inconveniente las fibras acrílicas se producen a partir de un coloide (en estado de solución) tanto para la hilatura en seco como en húmedo.

1.- el polímero se disuelve en un solvente orgánico tal como dimetilformamida, para obtener una solución hilable que contenga 25 a 40% del polímero.

2.- la solución se filtra y se calienta a la temperatura de ebullición y luego es expulsada por extruccion  (similar al rayón acetato) a través de la hilera.

3.- al abandonar los orificios de la hilera, los filamentos pasan por la cámara de hilatura en la que circula una corriente de aire caliente (400°C) produciéndose la evaporación del solvente que solidifica los filamentos.

4.- los filamentos se conducen juntos y sufren un estiramiento de 10 a 3 su Long. Original, mediante los rodillos de estiraje.

5.- si se requiere hilos de filamentos continuos. Los filamentos son lubricados, torcidos y finalmente bobinados, si por lo contrario la producción es como fibra corta, los filamentos son rizados mecánicamente y cortados. 

Hilatura en húmedo

Se disuelve el polímero como en el caso anterior.

La solución hilable se bombea (por extruccion) a través de la hilera matriz (matriz de hilera) que se encuentra sumergida en un  baño coagulante que tiene un líquido que disuelve el solvente del polímero, para su recuperación.

Los filamentos obtenidos son estirados, el solvente es extraído por medio de lavados cuidadosos. Luego son secados, estabilizados, rizados y finalmente cortados en longitudes adecuadas. En su defecto los filamentos son depositados en forma de cinta. 

Composición química. (comonómeros):

El contenido de unidades estructurales correspondientes al acrilonitrilo es del 89% - 94% en peso.

El contenido de unidades con grupos ácidos en los terpolímeros es de unas pocas unidades porcentuales, y a veces inferior al 1%. Entre los comonómeros de este tipo tenemos:

Acidos acrílicos	Acido itacónico
CH2 = CH COOH	COOH CH2 = C COOH
Acido alilsufúrico	Acido estirenosulfónico.
CH2 = CH CH2 - O - SO3H	CH2 = CH C6H4 - SO3H

El contenido de unidades con grupos básicos en los terpolímeros suele ser del orden del 6%. Los comonómeros más citados son:

Vinilpiridina	Acrilamida	Etilinimina
CH2 = CH C5H4N	CH2 = CH CONH2	CH2 - CH2 NH

El contenido de unidades estructurales de comonómero neutro en los terpolímeros suelen ser del 5% al 8%. Como en el caso de los copolímeros, estos comonómeros son:

Acrilato de metilo	Metacrilato de metilo	Acetato de vinilo
CH2 = CH COO - CH3	CH3 CH2 = C COO - CH3	CH2 = CH OOC - CH3

Las fibras acrílicas contienen aditivos que se incorporan como agentes de acabado para mejorar el comportamiento de la fibra en el proceso de fabricación, en el proceso textil y durante su uso. Estos productos poseen propiedades antiestáticas y lubricantes; en algunos casos la fibra acrílica contienen también foto y termoestabilizadores.

Propiedades y características.

• ·         Resistencia a la ruptura 2,0-3,5 g/ d seco1.8-3,5 g/ d húmedo 1,5 g/ d seco1.0 g/ d húmedo
• ·         Recuperación elástica 92% 99%
• ·         Alargamiento antes de la ruptura 30% 45%
• ·         Resistencia a la abrasión Buena Regular
• ·         Otros tipos de fibras acrílicas son las fibras modacrílicas.

Propiedades físicas de las fibras acrílicas

Propiedades	Fibra de 3.3 dtex	Propiedades	Fibra de 3.3 dtex
Tenacidad (g/dtex)		Tenacidad al lazo	1.13 -2.61
- Seco	2.6 - 4.1	Alargamiento lazo	2.4 - 34.5
- Húmedo	2.0 -3.8	Recuperación después de una extensión del 15%
Alargamiento a la rotura (%)		Inmediata
- Seco	26 - 44	- Seco	12.1 - 17.1
- Húmedo	29 - 61	- Húmedo	12.2 - 14.2
Fluencia (g/dtex)		Diferida
- Seco	1.15 - 1.30	- Seco	38.5 - 50.5
- Húmedo	1.03 - 1.20	- Húmedo	38.9 - 47.6
Módulo inicial (g/dtex)		Deformación permanente
- Seco	46 - 58	- Seco	33.8 - 49.4
- Húmedo	38 - 58	- Húmedo	39.1 - 47.9
Forma de la sección transversal	Entre redonda y aplastada	Absorción de agua a 21 °C y 95% h.r.	2.6 - 5.0
Tasa legal de húmedad	1.1 - 2.5	Temperatura de adherencia (°C)	235 - 254
Peso especifico	1.16 - 1.18	----------------------	-------------

Comportamiento térmico.

Los principales parámetros térmicos de las fibras acrílicas son los expresados en la siguiente tabla.

Temperatura de transición vítrea	" 90 °C
Temperatura de lavado	40 - 50 °C
Resistencia al calor seco	125 - 135 °C
Temperatura de planchado	160 - 200 °C
Temperatura máxima de fijado	220 °C
Temperatura de decoloración	235 °C
Temperatura a la que la fibra empieza a ser termoplástica	228 °C
Temperatura de reblandecimiento	215 - 255 °C
Temperatura de descomposición	300 - 320 °C
Temperatura de autoinflamación	560 °C

Las fibras acrílicas no presentan un punto de vista de fusión definido; sin embargo, cuando se las somete a una presión tienden a adherirse a las superficies metálicas a temperaturas comprendidas entre 215 y 255 °C.

La resistencia mecánica de las fibras acrílicas no resulta seriamente afectada cuando se las somete a la acción del calor. Se estima que después de permanecer 100 horas a 155 `C suelen conservarse el 96 % de la tenacidad original, aunque el comportamiento puede variar de una fibra a otra.

Tratamientos térmicos de acabado.

·         Las fibras acrílicas pueden fijarse pero mucho menos que las de poliamida y poliéster. El termofijado tiene como misión conseguir efectos de plisado y estabilizar dimensionalmente los artículos acrílicos. Las fibras acrílicas tienden a encogerse por acción del calor, y mucho más en medio acuoso que en presencia de aire.

·         El fijado puede realizarse con vapor a presión, con aire o con rayos infrarrojos. En el primer caso, el artículo se somete a la acción del vapor saturado durante 10 minutos, con aire caliente se puede trabajar a 180 °C durante 90 segundos.

Absorción de agua y electricidad estática.

·         Las fibras acrílicas son menos higroscópicas que las fibras naturales, menos que los nylones 6 y 6,6 y más que las fibras de poliéster.

·         La tasa legal de humedad de las fibras acrílicas oscila entre el 1,0 y el 3 %.

·         La absorción de agua a 20 °C y 95% de humedad relativa la retención de agua por imbibición es del 5 - 10 %.

Vista microscópica.

La forma de la sección transversal de las fibras acrílicas depende fundamentalmente del proceso de hilatura utilizando en la transformación del polímero en fibra. La hilatura en húmedo conduce generalmente a fibra de sección transversal redonda o arriñonada. Las fibras hiladas en seco suelen poseer secciones con forma aplastada - bilobulada. En el mercado existen también como variantes del tipo convencional de una productora concreta (forma de V, Y, T, multiglobal o dentellada).

El conocimiento de la forma de la sección transversal constituye una ayuda valiosa para la identificación del origen de una fibra acrílica concreta. 

Identificación y cuantificación.

El análisis elemental de las fibras acrílicas convencionales revela la presencia de nitrógeno y la ausencia de cloro, al igual de los nylones, las aramidas, los poliuretanos segmentados y alguna fibra elastomérica.

Un tratamiento con m-cresol a temperatura ambiente disuelve los nylones y el tratamiento posterior con dimetilformamida a ebullición disuelve las fibras acrílicas. Las aramidas (Nomex, Kevlar) son insolubles en las condiciones mencionadas.

De acuerdo con la norma UNE, las fibras acrílicas pueden separase de sus mezclas con otras fibras (entre otras, lana, fibras animales, algodón, viscosa, modal, poliamida, poliéster) por disolución en dimetilformamida a una temperatura comprendida entre 90 y 95°C, durante un tiempo de 1 hora y relación de baño de 1/80. El tratamiento con dimetilformamida se repite a la misma temperatura, durante 30 minutos y relación de baño 1/60.

Estructura física

Una de las características más importantes de las fibras acrílicas es la forma de su sección transversal que es resultado del proceso de hilatura. La hilatura en seco produce una en forma de hueso (hueso de perro). Las diferencias en sección transversal influyen sobre las propiedades físicas y estéticas y son por lo tanto un factor determinante en el uso final. Las formas redondas y de frijol son mejores para alfombras porque tienen cierta rigidez que contribuye a la elasticidad.

La forma de hueso y las formas planas dan la suavidad y el lustre deseado para las prendas de vestir. El Creslán, el zefrán y el acrilán se hilan en húmedo.

Toda la producción de fibras acrílicas en los EE.UU es en forma de fibras cortas y de cable de filamentos continuos. Las fibras cortas pueden encontrarse en todas las medidas de deniers y longitud adecuadas para los sistemas de hilado.

Varía también el potencial de encogimiento de las fibras acrílicas. Las primeras fibras bicomponentes que se produjeron fueron acrílicas.

Aplicaciones y Usos en diversos sectores:

Dentro de sus distintas aplicaciones podemos mencionar su uso en los siguientes sectores:

PUBLICITARIO: Letreros Luminosos, Exhibidores de Productos (Displays), Señaléticas,  Cupulas, Esferas, Bandejas, llaveros, y otros productos. 

INDUSTRIAL Y CIENTIFICO: Protectores de Maquinaria Industrial, Tapas para paneles de control de equipo, Laminas de acrilico para la protección de instalaciones, Acrilicos Termoformados y estriados de formas determinadas. 

CONSTRUCCION Y LUMINARIO: Cupulas termoformadas, Utilización de Laminas de Acrilico IMPACTA para prisiones de alta seguridad, Estadios, Museos, Exposiciones de Arte, etc. 

TRANSPORTE: En la fabricación de Parabrisas para Motos y para Lanchas a Motor, Implementación Acrilica para la Aviación Comercial. 

Usos: 

    vídeo:
http://www.youtube.com/watch?v=cOWEhsuhZIY