POLIESTER

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.