Polímeros textiles

Sanjana Haresh Sadhwani5º Ing. Química

Mayo 2009

Tecnología de Polímeros

Índice

1. Antecedente histórico

2. Clasificación de las fibras textiles

3. Fibras manufacturadas químicas

3.1. Fibras artificiales

3.2. Fibras sintéticas

4. Innovaciones textiles

4.1. Fibras ultra-hidrófobas

4.2. Polímeros con efecto memoria

4.3. Fibras biodegradables

4.4. Textiles en la ropa deportiva

4.5. Textiles con propiedades especiales

1. Antecedente histórico

El hilado y el tejido se realizan desde la antigüedadA partir de la propia naturaleza

El hilado y el tejido se realizan desde la antigüedadA partir de la propia naturaleza

Edad de Piedra Lino

Edad de Bronce Lana

Hace 5000 años Seda

Con el tiempo, la demanda fue aumentando

Fibras químicasFibras químicas

Se producen según las necesidades y no dependen de la naturaleza

Económicas

Fibras naturales

Animales Vegetales Minerales

Fibras manufacturadas

F. M. Físicas

F. M. Químicas

Fibras artificialesFibras sintéticas

2. Clasificación de las fibras textiles2. Clasificación de las fibras textiles

3. Fibras manufacturadas químicas3. Fibras manufacturadas químicas

Fibras artificiales Fibras sintéticas

Se fabrican por transformación química de polímeros naturales.

Presentan propiedades semejantes a las fibras naturales

Generalmente derivan de la celulosa y caseína.

Se obtienen por polímeros sintéticos (síntesis química)

Mayor difusión que las naturales Se aprovechan los derivados del

petróleo

Fueron investigadas por primera vez por Hilaire Bernigaud, quien descubrió el Rayón.

La elaboración se ha ido perfeccionando desde la producción de la fibra hasta la fabricación de los tejidos y su mezcla con otras fibras, tanto naturales como artificiales.

Actualmente, estas fibras son muy valoradas

Precios elevados

3.1. Fibras artificiales3.1. Fibras artificiales

Propiedades positivas:

Tacto suave y muy flexibles

Buen comportamiento frente a la formación de bolitas (pilling)

Buenos conductores de calor y fríos al tacto

Alta solidez del color

Propiedades negativas:

Se arrugan con mucha facilidad

Alta sensibilidad al agua y a exposiciones prolongadas a la luz, produciendo pérdida de resistencia

Se hinchan mucho y deforman fácilmente

Son atacados por los detergentes y otros componentes presentes en los preparados para el lavado doméstico.

3.1. Fibras artificiales. Propiedades3.1. Fibras artificiales. Propiedades

Se obtiene por reacción de la celulosa con NaOH y CS2, obteniendo xantato de celulosa que se disuelve con más NaOH

Se utilizó en recubrimientos de telas, bordados, decoración, medias, ropa interior, manteles,….

Buena elasticidad y capacidad de absorción de agua

Frágil al humedecerse

Actualmente, apenas se utiliza debido al CS2 (contaminante)

Buena versatilidad

Puede imitar el tacto de la seda, lana, algodón o lino.

Suaves, ligeros, frescos, cómodos, muy absorbentes y transpirables

Su resistencia disminuye con el paso del tiempo

Se carga electrostáticamente

Arde con facilidad

Poca recuperación elástica

Usos: confección textil y decoración

Tipos de fibras artificialesTipos de fibras artificiales

Viscosa Rayón

Acetato Triacetato Tencel

Modificaciones: HWM o modalRayón alta tenacidad Cupramonio

Pulpa de madera o pelusa de algodón + ácido

Se utiliza en vestidos, camisas, pantalones, tapicerías,…

Elástico y tacto sedoso

Poca resistencia (abrasión y tensión)

Fácil de arrugar

Color no permanente

Sensible a ácidos y álcalis

Celulosa + anhídrido acético

Usos: vestidos, faldas, ropa de deporte

No encoge ni arruga

Fácil de planchar y secar

Estable a la luz y temperaturas altas

Tipos de fibras artificialesTipos de fibras artificiales

Acetato Triacetato Tencel

Viscosa Rayón

Pulpa de madera + óxido amínico

Uso generalizado en la industria textil

Aspecto de las fibras naturales Más resistenteBiodegradableEncoge muy pocoFija bien los colores

Se obtienen mediante el proceso de polimerización aplicado a determinadas materias primas.

Se diferencian entre sí por los elementos químicos por los que están fabricados, las uniones y el método de hilatura empleado.

Se utilizan materias primas poco costosas: carbón, alquitrán, amoniaco, petróleo, además de subproductos de procesos industriales.

Producción de la fibra: Mediante calor, se funde el componente químico. Después, se hace pasar por una rejilla de orificios (hilera). Los “hilos” al contacto con el aire se solidifican y endurecen, quedando listos para ser enrollados en la bobina.

3.2. Fibras sintéticas3.2. Fibras sintéticas

Propiedades positivas:

Gran resistencia al roce y al arrugado

Gran resistencia a agentes químicos.

Excelente recuperación elástica

Colores sólidos frente a los lavados

Peso ligero

Resistencia la luz solar (usos en exteriores, cortinas, visillos, banderas, etc).

Resistente a microorganismos y polillas

Propiedades negativas:

Baja absorción de la humedad provocando la tendencia a cargas electrostáticas

Alta sensibilidad a la acción del calor

Afinidad por aceites y grasas (oleofílicas) que se deben eliminar mediante limpieza en seco

3.2. Fibras sintéticas Propiedades3.2. Fibras sintéticas Propiedades

Tipos de fibras sintéticasTipos de fibras sintéticas

Acrílicas

PoliuretanoPoliéster

Poliamida o Nylon

Polietileno

PolipropilenoModacrílicas

Otras fibras

Compuestas por macromoléculas con mínimo 85% de acrilonitrilo

Usos: Alfombras, jerseys, faldas, calcetines, ropa infantil, mantas,…

Buena rigidez y elasticidadResistente a la abrasión,

humedad, hongos,… Inflamables a la llamaTienden a encoger

Contienen entre 35% y 85% de acrilonitrilo.

Otros monómeros utilizados: Cloruro de vinilo, de vinilideno y cianuro de vinilideno

Buena resistencia térmica y al fuego

Prendas suaves, calientes y elásticas

Poca tendencia al pillingBaja absorbencia

Contiene como mínimo 85% de monómero que tenga un carbono de cada dos con un grupo metilo, en disposición isotáctica

Usado ampliamente en la industria textil

Muy económicasElásticas y resistentesDifícil de teñirMala percepción al tacto

Contiene como mínimo un 85% de etileno

Características similares al polipropileno diferenciándose en que éste sí resiste bien a la luz

Fibra más resistente de todas

Usos: medias, ropa interior, alfombras, prendas impermeables,…

Hidrófobas, elásticas y resistentes

No requiere planchado

Alta durabilidad

Sensación de frío

Costo elevado

Problemas de Pilling

Se degrada con luz UV (amarillea)

Mala percepción al tacto

Tipos de fibras sintéticasTipos de fibras sintéticasAcrílicas

PolipropilenoModacrílicas

Polietileno Poliamida o Nylon

PoliuretanoPoliéster

Otras fibras

Tipos:

11Z: ropa impermeable12Z: ropa interior427:imita la sedaNOMEX: prenda

contra el fuego

Compuestas por un mínimo de 85% de un éster de dial y ácido tereftálico.

Importante: Tereftalato de polietileno.

Utilización diluída

Usos: faldas, camisas, ropa interior,…

Resistente: estirado y encogido

Fácil de teñir y secar.

Imitan fibras naturales

Sensación de frío

Propensas a electricidad estática.

Costosas y pilling

Spandex, copolímero.

Usos: cinturones, ropa interior, traje de baño, almohadas,…

Ligera, elástica, suave.

Recupera su forma original.

Resistente a desodorantes, O2 y O3.

Sensible a Tª, productos químicos y luz

Tipos de fibras sintéticasTipos de fibras sintéticasAcrílicas

PolipropilenoModacrílicas

Polietileno

Poliamida o Nylon

PoliuretanoPoliéster Otras fibras

ClorofibrasFluorofibrasPolicarbamidasAramidas…

Carga electrostática en fibras sintéticasCarga electrostática en fibras sintéticas

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

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

VidrioCerámica

PeloLana

Poliamida 6Seda

ViscosaAlgodón

PapelPoliamida 6.6.

RamioAcero

AcetatoPoliésterAcrílica

Polietileno

Carga electrostática en fibras sintéticasCarga electrostática en fibras sintéticas

Causas Consecuencias

Estructura molecular y polaridad Humedad ambiental Tipo de acabado y deformaciones

estructurales Contacto y rozamiento con fibras Calentamiento

Dificulta hilado y tejido: se pegan las fibras

Atrae polvo y suciedad Efecto desagradable en el uso

Métodos para disminuir la tendencia electrostática

Métodos físicos Métodos químicos

Humidificación ambiente Ionización atmósfera Contacto a tierra

Productos tensoactivos Mezclar fibras sintéticas con

otras (artificiales o naturales)

4. INNOVACIONES TEXTILES4. INNOVACIONES TEXTILES

4.1. Fibras ultra-hidrófobas

Finalidad

Producir fibras repelentes al agua y a la suciedad

Tecnología basada en la naturaleza

HOJAS DE LOTO

Repelentes al agua e impecables

Superficie con protuberancias y sustancia hidrófoba

Clave del efecto loto

Rugosidad de la superficie

4.1.1. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención4.1.1. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención

Capa hidrófoba mediante un polímero injerto y nanopartículas

Poliestireno (baja energía de superficie)

Aporta comportamiento hidrófobo

Nanopartículas de Plata

Iniciador de la rugosidad

PET muy hidrófobo

Mecanismo de múltiples etapas

4.1.2. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención4.1.2. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención

Modificación de la superficie con nanopartículas intercambiables

Cubierta

2 polímeros diferentes

P2VP

Pegajoso, con grupos adhesivos

Anclaje para adherir nanopartículas a la fibra

PS

Hidrófobo

Mecanismo

1. Insertar P2VP2. Deposición de nanopartículas sobre P2VP3. Adición de PS

pH bajos

Conformación extendida

La superficie presenta comportamiento hidrófobo en agua neutra y básica

El P2VP se contrae y el PS queda expuesto a la superficie

4.1.3. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención4.1.3. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención

Capa porosa hidrófoba

Poliestireno SEBS

Deposición sobre un sustrato (torta de silicona)

Extracción de PS con etilacetato

Estructura rugosa porosa sobre el sustrato

Aplicación a poliéster con buenos resultados

4. INNOVACIONES TEXTILES4. INNOVACIONES TEXTILES

4.2. Polímeros con efecto memoria

Son materiales inteligentes que, tras ser deformados, recuperan su estado inicial al estar sometidos por agentes externos como la temperatura.

1. Polímero sintetizado por técnicas comunes

Forma permanente

2. Programación Deformación a una forma temporal (T más baja que la de sintetizado)

3. Recuperación de la forma permanente al calentar

Coolmax Thermax

Protección frente al calor

Protección frente al frío

SMPs

Confort ante cualquier clima

Aplicaciones

Poliuretanos con componentes iónicos

Copolímeros de PET y PEO

Copolímeros con PS

Ejemplos

4. INNOVACIONES TEXTILES4. INNOVACIONES TEXTILES

4.3. Fibras biodegradables

Aitex Tecnología BiotexUtilización de fibras biodegrables en la hilatura

Doble necesidad

Alternativa al petróleo

Vida media de los desechos muy alta

Biopolímeros

Completamente biodegradables

Maíz

Almidón Soja

Quitina

Problemática

Estos biopolímeros no pueden ser utilizados por sí mismos

Modificación en investigación

4. INNOVACIONES TEXTILES4. INNOVACIONES TEXTILES

4.4. Textiles en la ropa deportiva

Goretex

Windstopper

Tecnología EXO

Algunos ejemplos

LigeroImpermeable, Protección

agua, viento y fríoBuena transpirabilidad

Protección viento TranspirableNo protege frente al agua

Película externa microporosa: Comprime la musculatura Reduce la fatiga Favorece recuperación

muscular LigeroTranspirable

4. INNOVACIONES TEXTILES4. INNOVACIONES TEXTILES

4.5. Textiles con propiedades especiales

Inarrugables Autolimpiables Repelentes a microorganismos

Textiles que contengan celulosa.

Son tratados con un agente de acabado y secado que contenga:

Uno o más poliisocianatos hidrofílicamente modificados

Uno o más poliuretanos en forma disuelta o dispersa.

Universidad de HK

Nanotecnología

Polímeros con nanorevestimientos de Titanio

Barrera contra toxinas y matan bacterias

Aplicación: médicos, enfermeras y soldados expuestos a patógenos

Polímeros textiles

Sanjana Haresh Sadhwani5º Ing. Química

Mayo 2009

Tecnología de Polímeros