Diseño de Fibras

La Industria textil y sus procesos

DiseĂąo de fibras

Braulio RodrĂ­guez

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Diseño de fibras

Diseño de Fibras Introducción Las fibras textiles fueron extraídas de la naturaleza en el origen de la civilización humana, y mediante técnicas artesanales fueron utilizadas en la preparación de hilados y tejidos para la confección de ropa. Luego de varios milenios nos encontramos con la necesidad de satisfacer altas demandas tecnológicas en las características de las fibras para fines altamente especializados. Entre estos dos estados surgió la necesidad de recurrir al diseño como paso previo a la elaboración de una fibra. En nuestros días hemos llegado a extremos tales como el diseño de fibras huecas a escala nanométrica (la millonésima parte de un milímetro). Entonces es en éste campo donde el diseño de fibras tiene un rol más que protagónico, y un futuro que aún no tiene límites.

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DISEÑO DE FIBRAS DE ALTA TECNOLOGÍA El incesante desarrollo de la tecnología en fibras textiles ha llevado a la necesidad de diseñar las denominadas fibras "high tech" o fibras de alta tecnología. Estas comprenden tres grupos fundamentales: Fibras de altas funciones También conocidas como "high function" o funciones especiales, han sido diseñadas para satisfacer los requerimientos de un uso específico como por ejemplo: alta absorción de líquidos, alta impermeabilidad, alta conductividad eléctrica, alto aislamiento térmico, etc.

Fibras de altas prestaciones También denominadas "superfibras" comprende a todas aquellas cuyo diseño está orientado a obtener valores de propiedades extremos, que no se obtienen con las fibras ordinarias. Estas propiedades pueden ser por ejemplo módulos de tracción y tenacidad muy altos, resistencia a la acción de cualquier agente químico, alta resistencia térmica, etc.

Fibras de alta estética Son las que se denominan frecuentemente como "high tech" y ofrecen sensaciones gratas a diferentes sentidos y desde perspectivas variadas. Dentro de este grupo están las microfibras, los símiles cueros, las símiles sedas, hilados simil lana, etc.

Cabe destacar que se incluye a las fibras naturales dentro del concepto de diseño de fibras, pues quien haya podido observar una micrografía de una fibra de lana podrá entender que hubo la necesidad de un diseño previo para lograr tanta perfección. El diseñador no nos dejó su nombre pero si otras obras en la naturaleza como la perfección de los corales ó los atardeceres, que sin duda lo acreditan como el maestro del diseño.

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Clasificación de las fibras textiles Las fibras textiles se clasifican en dos grandes grupos: •

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FIBRAS NATURALES Como su nombre lo indica son aquellas procesadas tal cual se encuentran en la naturaleza, mediante la extracción de su fuente de origen, la clasificación y el acondicionamiento (como el lavado, el blanqueo, etc.), para luego pasar a otra etapa de manufactura (como la hilatura y el tejido), o su uso final como tal.

Fibras Vegetales Son aquellas fibras naturales extraídas del reino vegetal en sus más variadas formas: semillas, tallos, hojas, frutos y raíces. Constituyen las fibras mas antiguas que el hombre haya utilizado y sin embargo siguen siendo hoy día muy valoradas, por sus nobles características de uso.

Fibras Animales Son aquellas fibras que provienen de los folículos

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pilosos o de las glándulas de animales domésticos como la lana, el pelo de conejo y de los camélidos en el primer caso y la seda del gusano o de la araña en segundo término.

Fibras Minerales Las fibras minerales se encuentran en la naturaleza en el reino mineral en su estado transformación final, por lo que solo necesitan extraerse del medio en que se encuentran y utilizarse tal cual.

FIBRAS ARTIFICIALES En este grupo se encuentran aquellas fibras textiles que no se encuentran en la naturaleza como tales, pues han sufrido una transformación.

Aquellas que el hombre ha modificado química y/o físicamente o aquellas a las que ha sintetizado a partir de productos químicos. Y aquí surgen nuevamente dos grandes grupos: Fibras Regeneradas Son aquellas obtenidas a partir de fibras naturales que el hombre ha modificado mediante un proceso químico de transformación. Se logra transformar los polímeros naturales utilizados como materia prima, en nuevas fibras artificiales con características propias.

Fibras Sintéticas Son aquellas que se obtienen por síntesis química generalmente a partir de derivados de la industria

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petroquímica, obteniéndose largas cadenas moleculares denominadas polímeros. Los nuevos desarrollos tecnológicos se están orientando hacia otras fuentes de aprovisionamiento menos contaminantes y de recursos renovables.

Historia de las fibras textiles •

El lino se considera la más antigua fibra textil, conocido desde hace aproximadamente 7,000 años, en Egipto. El algodón fue usado hace 5,000 a 7,000 años por los egipcios ya que usaban ropa de esta fibra desde aquel entonces.

La lana fue utilizada 5,000 años atrás por diversos pueblos de la Mesopotamia asiática.

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La seda se conoce desde hace 5,600 años y se cree que fue descubierta por una princesa china, en aquel país de oriente. Hubo que esperar mucho tiempo para la aparición de la primera fibra artificial, inventada por el conde de Chardonett en 1884: el rayón, denominada en sus comienzos: seda artificial. Más tarde, en 1923, la Compañía Celanese desarrolló el acetato de celulosa otra fibra regenerada, en forma industrial. En 1931, el químico estadounidense Wallace

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Carothers de la Compañía DuPont, descubrió unas moléculas gigantes llamadas polímeros.

Enfocó sus esfuerzos en una fibra llamada simplemente “66”, una poliamida denominada comercialmente Nylon, y que constituye la primera fibra sintética.

Al terminar la segunda guerra mundial comenzaron a aparecer una serie de nuevas fibras sintéticas: acrílico, poliéster, triacetato, etc. En la década de 1960, Dupont aparece una vez más con una fibra elástica que denomina Lycra, de propiedades sorprendentes.

En 1970 Japón introduce en el mercado mundial : la microfibra, fibras de un nivel de finura de unas cien veces menos que el cabello humano. Desde los años noventa aparecieron fibras tecnológicas, diseñadas para usos específicos como el Nomex y Kevlar, fibras ignífuga. Más adelante veremos todas ellas.

HISTORIA DE LAS FIBRAS NATURALES Las fibras naturales han estado presentes en las sociedades humanas desde el origen de la civilización. Ya sea de origen animal como: ovejas, conejos, cabras, camellos y alpacas, o de origen vegetal: de las cápsulas de algodón, de las hojas de abacá y sisal y las cáscaras de coco, y de los tallos de las plantas de yute, cáñamo, lino y ramio. De modo que la evolución en el uso de las fibras naturales coincide de cierta forma con la evolución del hombre y el refinamiento en sus gustos y costumbres. Se llegó en el comienzo del tercer milenio a producir cosechas por 35 millones de toneladas de fibras naturales extraídas de una amplia gama de plantas y animales.

Pero la historia giró bruscamente durante la última mitad del siglo pasado. Las fibras naturales han comenzado a ser rápidamente reemplazadas por las fibras sintéticas debido principalmente a los costos. Esto impactó de lleno en la vida de millones de personas que dependen de la producción y procesamiento de las fibras naturales.

Por esta razón, el Año Internacional de las Fibras Naturales 2009 tiene como objetivo crear conciencia sobre la importancia de las fibras naturales para los

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productores, la industria, los consumidores y el medio ambiente.

No se trata de restar importancia a las fibras sintéticas, sino de realzar y valorar las propiedades de las fibras naturales y mantener un equilibrio lógico en el consumo, uso y producción responsable de unas y otras.

Como se ha visto las fibras naturales tienen una extensa historia y depende de nosotros que tengan un extenso futuro.

La naturaleza ha dotado de fibras a las plantas y a los animales para satisfacer nuestras necesidades básicas de vestimenta. Independientemente en que zona climática se hayan establecido los seres humanos, siempre han podido proveerse de fibras naturales de las especies nativas, para realizar productos tales como ropa, cuerdas, redes, cobertores, etc. El primer material compuesto conocido se hizo con arcilla y paja para construir muros en Egipto hace 3.000 años, pero muchas de las fibras naturales antiguas ya no están en uso. Fibras como yute, coco, sisal, la ceiba y sólo comenzaron a ser importados a Europa desde el siglo XIX. La ortiga común tiene una larga historia como una fuente de fibra. Los restos arqueológicos en Dinamarca y Gran Bretaña muestran que se utilizó para la cuerda y el paño en el Neolítico. Mucho más tarde, en los tiempos postmedievales, las redes de arrastre para la pesca fueron hechas de fibra de ortiga. Ropa con tela de ortiga fue fabricada en Escandinavia y en Escocia desde los primeros tiempos hasta el siglo 19 y fue conocido como tela escocesa en Gran Bretaña. La escasez de algodón durante la Primera Guerra Mundial obligó a los alemanes a utilizar ortigas para hacer la tela.

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Del líber de la corteza fibrosa interna de los tilos que se ha utilizado como fibra para las maromas y sogas en Inglaterra en el pasado. La palabra liber se ha aplicado a la capa fibrosa de muchos tipos de plantas.

El cáñamo y el lino son las más antiguas plantas utilizadas para los productos textiles. El cáñamo se ha cultivado en China en 2800 antes de Cristo.

Las lenguas indoeuropeas dieron origen al término hemp (cáñamo), está relacionado con el cannabis en griego, luego derivado en canvas (lona, velámen, lienzo), porque el cáñamo se utiliza comúnmente para hacer velas también hechas de lino en algunas ocasiones.

El algodón ha sido producido en la India durante milenios, y fue introducida en Europa en los años 1300.

Algunos de las fibras vegetales naturales introducidas mucho más recientemente, reflejan sus orígenes y distribución. La trenza de yute se originó en la India y su nombre en bengalí es de pelo. El nombre de ramio proviene del malayo, y ha sido conocida también como la hierba de ropa, ropa de China y de tela de hierba.

Otra palabra malaya que ha dado a sí mismo en una fibra es ceiba.

Kapok es una fibra sedosa de un árbol del este de la India, y también se la conoce como algodón de seda o algodón de Java.

El formio proviene de un árbol perenne nativo de Nueva Zelanda, también conocido como lino de Nueva Zelanda.

HISTORIA DE LAS FIBRAS ARTIFICIALES Como resultado de la revolución industrial no solo se mecanizó una industria tradicionalmente artesanal como la industria textil, sino que además el espíritu de búsqueda e investigación del hombre, hizo que éste avanzará en la sustitución de recursos naturales como es el caso de las fibras que se utilizaban en ésta industria.

La historia de las fibras artificiales comenzó a partir de los primeros intentos de producir seda artificial. Los principales avances en este campo se debe a las investigaciones del químico francés Hílaire Berniggaud, BR

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conde de Chardonnet (Besançon, 1839 - París, 1924), considerado como el auténtico impulsor de la industria de tejidos artificial Desde esos comienzos, el hombre se dio a la tarea de obtener fibras artificiales, pues también se corría el riesgo de agotar la fuente de los recursos naturales como la lana, el lino, el algodón y la seda, entre otras. Con la creación de estas nuevas fibras se vio además, la posibilidad de mejorar las propiedades de las fibras tradicionales.

Se inicia entonces la carrera de descubrimientos de las fibras artificiales. En 1924 se creó el rayón acetato, la primer fibra regenerada denominada seda artificial, en 1938 el fibra poliamídica (Nylon), la primer fibra sintética y en 1940 la fibra de poliéster, que hasta nuestros días sigue en su continuo incremento de producción a nivel mundial. Es importante señalar que el desarrollo sostenido de las fibras sintéticas, esta íntimamente relacionado con el desarrollo de la industria petrolífera, fuente insustituible de las materias primas para la fabricación de los polímeros que la constituyen. Pero la mayoría de los procesos involucrados en la manufactura de fibras artificiales, vegetales o sintéticas, llevan asociados la producción de contaminantes, que constituyen un serio problema para el futuro desarrollo del sector. Para solucionar este tema se ha de recurrir a desarrollar la tecnología necesaria para procesar dichos contaminantes para convertirlos en productos no peligrosos para el medioambiente.

Propiedades funcionales de las fibras textiles FLEXIBILIDAD Una fibra debe ser suficientemente flexible soportar flexiones repetidas sin disminuir su resistencia a la rotura.

Sin una adecuada flexibilidad, sería imposible convertir las fibras en hilos y tejidos, debido a que la flexión y el doblés de las fibras individuales son necesarios para esta conversión.

Además, el grado de flexibilidad determina la facilidad con la cual los tejidos podrán ser doblados y esto influirá en la durabilidad de la prenda. En términos generales, para que cuando el tejido vista a una persona, debe permitirle a BR

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ésta libertad de movimientos, por lo que las fibras a usarse necesitan ser dóciles y flexibles.

Muchas sustancias naturales tienen la forma de fibra, pero por ser ellas duras y quebradizas no pueden ser usadas como fibras textiles.

ELASTICIDAD Es de gran valor por cuanto facilita la tejeduría, aumenta la duración del material y es de gran importancia en los procesos de acabado.

Hay que distinguir la diferencia entre elasticidad y elongación.

La elongación (o alargamiento de ruptura), por ejemplo: dado un hilo de longitud 100 cm que puede alargarse hasta 112 cm antes de romperse, se dice que tiene 12% de alargamiento de ruptura o elongación. Generalmente un hilandero pone su empeño en fabricar un hilo de gran resistencia compatible con un elevado alargamiento, suficientemente para que no se presenten dificultades en las operaciones de bobinado, tejido, etc.

Elasticidad es la capacidad para recuperarse de una deformación; cuando una fibra se estira en 10% es decir, 100 cm se convierten en 110 cm y luego al quitarle la carga causante de la deformación, vuelve a su longitud original de 100 cm, se dice que la fibra es totalmente elástica o que tiene 100% de elasticidad. Si por el contrario se contrae al quitarle la carga, volviendo a 102 cm, se dice entonces que tiene 80% de elasticidad.

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (TENACIDAD) Las fibras textiles deben poseer una adecuada resistencia a la tracción. Ésta varía considerablemente en las diferentes fibras. Es importante que la fibra posea suficiente resistencia para ser trabajada y procesada por las maquinarías de hilatura y tejeduría dando luego un producto con adecuada durabilidad para el uso al cual está destinado.

El término tenacidad es generalmente aplicado a la resistencia a la tracción de fibras individuales y se expresa en centinewton por tex (cN/tex).

PESO ESPECÍFICO

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Es el peso por unidad de volumen de un cuerpo y en el Sistema Internacional de Unidades se utiliza el Newton por metro cúbico (N/m3). Según el SI el término peso específico no es correcto, debiendo llamarse densidad de peso, a pesar de esta recomendación, se emplea intensamente.

Para efectos prácticos el peso específico suele expresarse en gramos por centímetro cúbico (g/cm3).

FINURA Se refiere al grosor de las fibras y determina en gran medida la calidad del producto final, sea hilo o tejido.

Esta característica contribuye al tacto de los tejidos: fibras finas dan al tejido un tacto suave, mayor resistencia, mayor flexibilidad, mejor caída y mejor doblés, aunque una mayor tendencia al pilling.

Las fibras gruesas son rígidas y ásperas, comunican dureza y cuerpo al tejido, además de una mayor resistencia al arrugado.

Además, la finura de la fibra influye en aspectos tecnológicos de la hilatura tan importantes como: i. Comportamiento en la hilatura Se conoce como límite de hilatura al grosor mínimo de hilo que se puede elaborar con una finura determinada de fibra.

Para evitar problemas técnicos durante la hilatura, existe una cantidad mínima de fibras que deben estar presentes en cada sección transversal del hilo confeccionado (un número menor de fibras ocasiona roturas constantes por la poca resistencia de la masa de éstas). De acuerdo al sistema de hilatura se tiene un aproximado del número mínimo de fibras por sección del hilo:

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Forma de hilatura Algodón cardado, continua de anillos Algodón peinado, continua de anillos Algodón, open end a rotores Lana peinada, continua anillos

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Mínimo fibras/sección

80

40

90

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Según la tabla, si un hilandero piensa producir un hilo de algodón en el sistema peinado, por ejemplo y dispone de dos fibras con diferente finura, se tiene:

Dos hilos con 40 fibras/sección

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Se observa que el mismo número de fibras por sección, se pueden obtener hilos más delgados empleando las fibras más finas.

Regularidad de los hilos Dados dos hilos con el mismo grosor, pero elaborados con fibras de diferente finura, se tiene que: • El hilo fabricado con fibras más finas tendrá mayor cantidad de ellas en su sección transversal.

• El hilo fabricado con fibras más gruesas tendrá menor cantidad de ellas en su sección transversal.

Dos hilos del mismo grosor elaborados con fibras de diferente finura A su vez, la irregularidad límite de un hilo está dada por la fórmula de Huberty3: CV límite= K/√ fibras / sección Observando la fórmula, podemos apreciar que la irregularidad (CV) límite está en relación inversa con la raíz cuadrada de las fibras por sección, del siguiente modo: • A mayor cantidad de fibras en la sección del hilo, menor será el CV límite del mismo.

• A menor cantidad de fibras en la sección del hilo, mayor será el CV límite del mismo.

Relacionando ambos postulados, concluimos lo siguiente: • El hilo fabricado con fibras más finas tendrá menor irregularidad.

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• El hilo fabricado con fibras más gruesas tendrá mayor irregularidad LONGITUD A diferencia de la finura (que es invariable a través de los procesos textiles), la longitud puede modificarse en los procesos de hilatura, al sufrir fraccionamiento.

Este parámetro puede expresarse en milímetros, centímetros o pulgadas.

De acuerdo a su longitud las fibras se dividen en: • Fibras continuas Llamadas filamentos, son fibras de longitud continua, teóricamente ilimitada, medible en metros y yardas. La única fibra natural que es un filamento es la seda; mientras que todas las fibras manufacturadas nacen como filamentos.

Los hilos elaborados con fibras continuas pueden ser: • Monofilamentos: Contienen un solo filamento sólido y de gran resistencia, el cual es hilado a través de hileras con agujeros grandes. Se emplean, por ejemplo, en las medias de dama, algunas blusas transparentes, velos y otros. Algunos monofilamentos de mayor grosor se usan en cubreasientos, muebles de jardín, etc.

• Multifilamentos: Contienen un sin número de pequeños filamentos. Las telas hechas con este tipo de tejidos son suaves, lustrosas, de buena caída y tacto agradable. Los vestidos de material parecido a la seda, ropa interior y algunas blusas son ejemplos del producto final de este tipo de hilos.

• Fibras discontinuas (staple):Tienen longitud limitada, medible en centímetros, milímetros o pulgadas. Todas las fibras naturales, excepto la seda, pertenecen a esta clase (aunque la seda puede ser cortada, como ocurre cuando el gusano rompe el capullo).

Asimismo cualquier fibra continua puede convertirse en discontinua mediante una acción de corte o reventado, para llevarla a una determinada longitud con el fin de satisfacer los requisitos del hilandero; aunque en la práctica sólo están disponibles un número limitado de longitudes estándar, las cuales se usan para facilitar las BR

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mezclas con fibras naturales o para procesarlas en máquinas diseñadas para trabajar las fibras naturales.

Debe tenerse en cuenta que cuando la variación de longitud en un lote de fibras es muy alta, se presentan graves problemas en la hilatura por el alto contenido de fibras cortas y por la calidad del producto que cada máquina entrega, afectando la productividad y la eficiencia del proceso.

En general, la variación de la longitud depende del origen de la fibra: en las fibras naturales puede encontrarse una gran dispersión en un mechón, usualmente ésta se expresa como coeficiente de variación de longitud, y puede oscilar desde un 40 hasta un 60% (la lana tiene mayor dispersión en sus valores de longitud que el algodón, por ejemplo).

En el caso de las fibras manufacturadas cortadas es común encontrar una mayor uniformidad, cercana al 10% de coeficiente de variación.

IMPORTANCIA TÉCNICA DE LA LONGITUD La longitud de la fibra es una característica física muy importante en la manufactura de los hilos y tejidos, ya que se puede fabricar hilos finos y gruesos en función de su longitud. Del tamaño de las fibras depende su proceso; es decir, el sistema de hilatura cardada o el sistema de hilatura peinada.

La determinación de la longitud de la fibra es un factor muy importante en la hilandería, desde el punto de vista técnico, así como conocer la proporción de la fibra corta que contiene un algodón.

La resistencia de un hilo es directamente proporcional a la longitud de las fibras que lo componen.

HIGROSCOPICIDAD Es la capacidad para absorber la humedad del aire e incorporarla a su contenido. Depende de la estructura química y física de la fibra, así como de la temperatura y humedad del entorno.

Para cada sustancia existe una humedad que se llama de equilibrio, es decir, un contenido de humedad de la atmósfera tal a la cual el material ni capta ni libera humedad al ambiente. Si la humedad ambiente es menor BR

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que este valor de equilibrio, el material se secará, si la humedad ambiente es mayor, se humedecerá. Así, ciertos minerales como el cloruro de calcio son capaces de captar agua de la atmósfera en casi cualquier condición, porque su humedad de equilibrio es muy baja; sustancias como éstas son usadas como desecadoras.

En general todas las fibras textiles, ya sean naturales (animales, vegetales, minerales) o manufacturadas (artificiales, sintéticas) tienen la propiedad de contener en su constitución física una cierta cantidad de agua.

La higroscopicidad de los materiales se puede expresar como: • contenido de humedad o porcentaje de humedad y • recuperación de humedad o regain El contenido de humedad siempre presenta valor más pequeño que el regain.

RESISTENCIA A LA ABRASIÓN Es la capacidad de una fibra de soportar las fuerzas de frote en el uso diario; si una fibra es capaz de absorber y disipar eficazmente estas fuerzas sin daño, la fibra muestra resistencia a la abrasión.

El deterioro de los artículos textiles se debe en gran parte a la abrasión de las fibras constituyentes. El algodón, por ejemplo, presenta baja resistencia a la abrasión, a diferencia de la poliamida, que es muy resistente al frote.

Es por ello que en los artículos vanisados de calcetería (algodón con poliamida), luego de cierto tiempo de uso aparecen zonas donde el algodón ha sido removido, quedando solamente el hilo de poliamida expuesto; usualmente esto ocurre en las áreas del dedo medial y el talón del pie.

La tenacidad y la dureza de una fibra están relacionadas con sus estructuras química y física y su morfología, e influirán en la abrasión de la fibra. Una fibra rígida y frágil como el vidrio es incapaz de disipar las fuerzas de acción abrasiva, resultando en daño y rotura de la fibra; mientras que una fibra dura pero más plástica como el poliéster muestra una mejor resistencia a las fuerzas de abrasión.

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RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE LA MASA FIBROSA También se le denomina resiliencia, cuando una masa de fibras es comprimida su volumen aparentemente disminuye; cuando se deja de ejercer la fuerza, la masa de fibras puede recuperar más o menos su volumen primitivo.

Durante el uso de la prenda, las fibras de las telas a menudo se someten a fuerzas de compresión, flexión y torsión bajo diferentes condiciones de temperatura y humedad. Si las fibras dentro de la tela poseen buenas propiedades de recuperación elástica de tales acciones deformadoras, tendrán buena resiliencia y mejor apariencia general en el uso final. Por ejemplo, en un medio húmedo y caliente, el algodón y la lana presentan pobre recuperación a las arrugas, mientras que el poliéster exhibe buena recuperación de la deformación, como consecuencia de su alta resiliencia.

RIZADO La ondulación de una fibra influye en la voluminosidad del hilo y en el tacto del tejido. Las prendas confeccionadas con fibras rizadas son térmicamente más aislantes.

La ondulación de las fibras presenta tres parámetros: • Si es en dos o en tres dimensiones • Tamaño del rizo (amplitud) • Número de ondulaciones por unidad de longitud (frecuencia)

Rizado de fibras

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PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS FIBRAS NATURALES Características diferenciales generales entre las fibras naturales: Características destacadas de las fibras vegetales y animales

Fibra

A favor

En contra

Algodón

Gran poder absorbente Comodidad de uso Resistencia a la abrasión Tiñe bien

Tendencia a encoger No tolera oxidantes concentrados A mas de 140ºc amarillea y pierde resistencia

Lino

Mayor resistencia a la rotura Buen conductor del frio y el calor Tiñe bien

Lana

Flexible y elástica Acumula electricidad estática en seco Gran poder absorbente Excelente recuperación a las arrugas Elevado aislamiento térmico

Alta tendencia a arrugarse y a encoger Calor seco a 120ºC amarillea.

A 150ºC se descompone Más rígida que el algodón Poca resistencia a la abrasión Tarda en secar y forma pilling Sensible a los álcalis Susceptible a encoger y afieltrarse

Seda

Buen poder absorbente Buen aislante térmico Flexible y elástica Tacto seco, suave y grato Tiñe muy bien

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Regular resistencia a la abrasión Atacable por el sudor Mal conductor del calor Atacado por los ácidos Mala solidez a la luz

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CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LAS FIBRAS MINERALES Fibra de vidrio El buen aislamiento térmico, la estabilidad frente a reactivos químicos y la resistencia a altas temperaturas, la convierten en una fibra ideal para múltiples usos.

Filamentos de diámetro extremadamente pequeño (0,005mm) hace posible el doblado y retorcido como cualquier fibra sintética, para obtenerse una variedad de hilos comerciales que luego pueden ser tejidos bajo la modalidad de tafetas, sargas o satenes. Combinados con otras fibras se obtiene una vastísima posibilidad de aplicación textil. Algunos usos finales son: chalecos blindados, pantallas, asientos, bolsas de dormir, telas plásticas reforzadas, etc.

Fibra de metal El oro y la plata fueron convertidos en hilos continuos, para ser utilizados en la fabricación de algunos tejidos especiales para el culto religioso y trajes regionales. En la actualidad los hilados metálicos son ofrecidos comercialmente en la Argentina, para la confección de tejidos de moda en indumentaria, con diversos colores, en títulos 1/100 y 1/69. Una variante de éstos son los hilados metalizados, de aspecto similar pero de características estructurales distintas a un hilo de metal.

CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LAS FIBRAS ARTIFICIALES Sintéticas Son las más utilizadas en la actualidad. Tienen la ventaja de ser muy resistentes a todo tipo de agentes externos, no necesitan casi planchado y la suciedad desaparece de ellas con facilidad. Su mayor inconveniente es que son poco higroscópicas (no absorben el sudor), por lo que en verano son muy calientes y en inviernos muy frías. Para solucionar este problema, normalmente se suelen mezclar con fibras naturales.

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Las fibras sintéticas son aquellas fabricadas por el hombre, a través de procesos de síntesis químicas, obteniéndose largas cadenas moleculares denominadas polímeros. ¿Qué es un polímero?

Es una gran suma de moléculas que se obtiene mediante la repetición de unidades simples (monómeros) unidas entre sí mediante enlace covalente. A su vez, los polímeros forman largas cadenas que se mantienen unidas por puentes de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals o interacciones hidrofóbicas.

En toda fibra (sea ésta natural o manufacturada), durante su formación, la orientación de las cadenas poliméricas por medios naturales o mecánicos presenta zonas cristalinas ordenadas y zonas amorfas (no ordenadas).

Para un monómero A, la secuencia de eventos en la formación de la fibra y su orientación es como se indica en la fig.

El grado de polimerización indica cuántas unidades repetitivas se encuentran en un polímero. Se suele indicar esta cantidad con una n al final de los corchetes que indican la unidad monomérica.

La masa molar (llamado también peso molecular) es la masa de una sustancia por unidad de cantidad de sustancia. Su unidad de medida en el SI es kilogramos por mol (kg/mol), aunque se expresa casi siempre en gramos por mol (g/mol).

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El diagrama de flujo que se aplica a los diversos tipos de métodos de hilatura de las fibras manufacturadas se muestra en la fig.

HILATURA DE FIBRAS MANUFACTURADAS El término hilatura define el proceso de extrusión a través de dispositivos perforados (hileras) de una masa fluida de polímeros, capaz de solidificarse en un flujo continuo. Este proceso de hilatura a veces se designa como química, para distinguirla de la hilatura mecánica o hilandería.

LIQUIDACIÓN DEL POLÍMERO El procesamiento de los polímeros del estado sólido al estado líquido puede tener lugar con dos métodos: Por fusión: este método puede ser aplicado en polímeros termoplásticos que muestran comportamientos estables a temperaturas de proceso (este método es utilizado en la manufactura del 70% de las fibras).

Por solución: el polímero es disuelto en concentraciones variables, de acuerdo con su tipo y el disolvente, para

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producir un líquido suficientemente viscoso (este método es utilizado para elaborar el 30% de las fibras).

La hilatura por fusión es definitivamente preferible, pues implica una simple transformación del estado físico, sin embargo, sólo se puede aplicar a polímeros que tienen una temperatura de fusión (PA 6, PA 6,6, PES, PP), mientras que la hilatura por solución se utiliza cuando los polímeros se degradan a una temperatura inferior a la temperatura de fusión (fibras de celulosa, PAN). Este último método es evidentemente más complicado que la hilatura por fusión, debido por un lado a la necesidad de disolver el polímero en un solvente apropiado, y por el otro a la necesidad de separar y recuperar el polímero después de la extrusión.

En el caso de la hilatura por fusión, el polímero extruido, debido a su rápido enfriamiento, se transforma directamente en un filamento mientras la forma de la sección transversal resultante de la geometría de filamento se mantiene sustancialmente sin cambios; por el contrario, en el caso de la hilatura por solución, los filamentos extruidos están sujetos a considerables cambios estructurales provocados por el proceso de extracción del disolvente de la masa del polímero.

EXTRUSIÓN La masa del polímero líquido (fundida o en solución) es guiada a través de líneas de distribución hacia las bombas de dosificación, que garantizan una velocidad de flujo constante a los puestos de hilatura, compuestos de una serie de filtros que purifican y distribuyen el polímero; éstos se acoplan con placas perforadas (toberas) de grosor y tamaño variable, generalmente circulares y están hechos de acero inoxidable especial (para hilatura por fusión), pero también de metales preciosos o de material vítreo (hilatura por solución).

Los orificios, cuyo número en la tobera varía en función del tipo de fibra y puede alcanzar varios miles, pueden tener forma circular o formas especiales (diversas formas o huecas).

Los filamentos extruidos de las hileras, después de ser convertidos nuevamente a su estado original de polímero BR

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sólido, se recogen en formatos adecuados (bobinas, canillas), o son llevadas directamente a las fases posteriores de procesamiento.

En el caso de hilatura por fusión, si el polímero no deriva ya en un estado fundido, la masa fluida se obtiene a través de la fusión de los granos de polímero sólido (chips). Esta operación se lleva a cabo originalmente en el interior de recipientes (tubos) que se calientan eléctricamente y equipados con rejillas para separar los granos sólidos del polímero durante la fusión (dispositivo de fusión de rejilla).

El uso de tal sistema en la actualidad está limitado sólo a unas pocas aplicaciones y ha sido sustituido por dispositivos más fiables y eficientes (extrusor de tornillo).

Hilatura por fusión En la hilatura por solución, la eliminación del disolvente puede tener lugar de dos maneras: Hilatura en seco El disolvente se elimina por gas caliente, adecuadamente dirigido a los filamentos extruidos; la temperatura del gas debe ser superior a la temperatura de ebullición del

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disolvente, que se extrae de los filamentos, se recupera y se recicla.

La solidificación del filamento ocurre de acuerdo al grado de evaporación del disolvente: se produce más rápidamente en las capas externas del filamento (creando así una corteza o piel), y sucesivamente se ralentiza mientras sigue avanzando hacia el interior.

Como consecuencia del intercambio de masa, la sección transversal original (redonda) del filamento sufre una contracción, generando secciones transversales características de los distintos tipos de fibras.

Hilatura en húmedo Se basa en la introducción de un polímero viscoso extruído en un baño de coagulación, normalmente agua.

Este baño se comporta como un solvente del disolvente del polímero y no disuelve al polímero.

Prácticamente el disolvente que está contenido dentro la fibra en estado amorfo (gel) se extiende hacia el baño, al mismo tiempo que el líquido del baño se extiende hacia el interior de la fibra.

Las velocidades de procesamiento dependen de varios parámetros, como el tipo y la concentración del disolvente polimérico y del baño, que provocan variaciones estructurales en la fibra.

En particular, la formación de una corteza externa y más compacta, similarmente a lo ocurre en la hilatura en seco, ralentiza la coagulación de la porción interior del filamento (núcleo), creando así irregularidades con una estructura más o menos porosa (formación de huecos).

La sección transversal de la fibra resultan más o menos modificada, de la original forma redonda a una forma lobulada, con una superficie rugosa.

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Hilatura por solución; en seco y húmedo

ESTIRADO El polímero extruido por las hileras en forma de filamentos aún no tiene las propiedades que son típicas de una fibra textil: de hecho, la masa del polímero (solidificado por enfriamiento o eliminación del disolvente) presenta cadenas moleculares desordenadas (en estado amorfo), que proporcionan al material pobres estabilidades térmica y química, baja resistencia al envejecimiento, alta plasticidad y deformabilidad y – en consecuencia – insuficientes propiedades físico-textiles.

Si tomamos como modelo a las fibras naturales, es necesario orientar las cadenas moleculares (fase de orientación) en la dirección del eje de la fibra y, al mismo tiempo o sucesivamente, activar o aumentar la disposición ordenada de la estructura intermolecular (fase de cristalización).

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Orientación de las cadenas poliméricas en una fibra

Este proceso puede ser parcialmente activado durante la hilatura, aumentando la relación entre la velocidad de recogida y la velocidad de extrusión (ratio de hilatura) pero, exceptuando el caso de la hilatura a alta velocidad de filamentos continuos, debe ser completado por una operación adicional de estirado mecánico.

El proceso implica enrollar los hilos sobre rodillos o cilindros que giran a alta velocidad y puede llevarse a cabo de manera continua en los filamentos procedentes de la cámara de hilatura (proceso de una etapa) o en los filamentos procedentes de una fase posterior a la hilatura (proceso de dos etapas).

La relación entre la velocidad de los rodillos de entrega (o de estirado) y los rodillos de alimentación es el estirado.

La configuración mecánica de los elementos de rotación y la trayectoria de filamento están diseñados con el fin de garantizar el equilibrio entre la velocidad de la fibra y la velocidad de los órganos de contacto.

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Estirado de fibras químicas Las magnitudes del estirado son variables y dependen de la tipología de la fibra, el proceso de producción y las características de uso final: pueden fluctuar entre valores ligeramente superiores a 1(≈ 1,2 para fibras celulósicas tradicionales) y 10 (para fibras acrílicas).

Los estirados usuales para fibras termoplásticas se sitúan entre 3 y 5; valores superiores identifican a las fibras para aplicaciones técnicas.

Las condiciones óptimas para el estirado de la fibra se alcanzan cuando las cadenas moleculares muestran una alta movilidad y fluencia; en la práctica este resultado se alcanza aumentando la temperatura a niveles superiores a los de transición vítrea, o por la introducción de plastificantes que hacen más deformable a la estructura, pudiéndose reducir la temperatura de transición vítrea.

Desde un punto de vista operativo, la zona de estirado puede funcionar a temperatura ambiente (estirado en frío) o en presencia de calor (estirado en caliente) y se compone de rodillos, placas de contacto, cámaras de aire caliente o vapor y tinas de inmersión.

Con el fin de proporcionar estabilidad térmica a las fibras estiradas, por lo general éstas se someten también a un tratamiento con temperaturas superiores a la del estirado, bajo tensiones controladas o libre de ellas, a fin de eliminar las tensiones internas por medio del reajuste de los enlaces químicos intermoleculares y del grado de cristalización.

PRODUCCIÓN DE FILAMENTOS CONTINUOS Y DE FIBRA CORTADA Desde un punto de vista morfológico las fibras se pueden dividir en fibras discontinuas y en fibras continuas (filamentos).

Esta distinción se aplica también a las fibras naturales, aunque sólo ocurre un caso de filamento continuo: la seda, disponible en la naturaleza sólo como monofilamento7 y en cantidades limitadas.

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Sólo con la llegada de las fibras sintéticas y artificiales, los filamentos continuos adquirieron gran importancia, dando lugar a innovadores procesos de transformación y campos de aplicación.

Teóricamente, cada fibra manufacturada puede originar filamentos continuos o fibras discontinuas; en la práctica, razones de producción y aplicación han condicionado el uso de una forma u otra de la fibra: el elastano se produce exclusivamente como filamento continuo, y el nylon mayormente en esta forma; el poliéster, polipropileno y rayón viscosa se producen en ambas formas (filamento y fibra discontinua), mientras el acrílico se produce casi exclusivamente en forma de fibra discontinua.

Aunque los principios de producción son idénticos para las fibras continuas y discontinuas, los dos procesos difieren considerablemente en cuanto a la construcción de las instalaciones.

Líneas de hilatura por fusión para filamentos y fibras discontinuas

A. B. C. D.

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Mezclador Extrusor de tornillo Tolva Línea de alimentación de chips

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E. F. G. H. I. J. K.

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Bomba de engranajes rotatorios Filtros continuos Línea de distribución Cilindro tomador Cámara de enfriado Cabezal de salida Tow para fibra discontinua

HILOS DE FILAMENTOS CONTINUOS Los filamentos continuos pueden estar compuestos de un solo filamento (hilos monofilamento) o de varios filamentos (hilos multifilamento) y son descritos mediante abreviaturas: la primera cifra indica la masa lineal total (expresado en decitex u ocasionalmente en denier), la segunda cifra indica el número de filamentos y una tercera muestra las torsiones por unidad de longitud (VPM o VPP) impartida al hilo. a.

Los monofilamentos tradicionales para uso textil tienen densidades lineales de 10 a 50 dtex (finura gravimétrica) aproximadamente; los monofilamentos con densidades lineales mayores usados en aplicaciones técnicas, son identificados por el diámetro de la sección transversal redonda (finura diametral). b.

Los multifilamentos tienen variable número de filamentos (hasta 300 para usos textiles tradicionales, y 1000 – 2000 para usos técnicos y revestimiento de suelos) y la densidad lineal de cada uno de los filamentos oscila de 0,4 a 5 dtex.

Un hilo puede ser considerado como microfilamento cuando la densidad lineal de cada filamento es inferior a 1 dtex. Por regla general, el número de filamentos en un microfilamento es mayor que la densidad lineal del hilo (por ejemplo: 200 dtex/220 filamentos).

El hilo extruido por la hilera presenta filamentos lisos y paralelos.

Debido a requisitos de procesamiento y aplicación, los filamentos paralelos son en su mayoría unidos entre sí por medio de puntos de enredo (fig. 47) o por torsión (fig.

48); por otro lado hay filamentos formando cintas planas, caracterizados por su rigidez y bajo poder de cobertura, BR

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que luego son convertidos en hilos rizados u ondulados (hilos texturizados).

Las hileras que producen los hilos de filamentos continuos generalmente tienen un número de orificios igual al número de filamentos que componen el hilo; no obstante, existen también algunos casos en los que la hilera produce varios filamentos, que son sucesivamente enrollados en bobinas separadas, o casos en los que varias hileras producen un único hilo que se enrolla en una sola bobina.

Hilo multifilamento con puntos de enrredo

Hilo multifilamento con cohesión de fibras mediante torsión

Toberas o boquillas de extrusión

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El esquema general de una línea de hilatura para polímeros termoplásticos, es decir, hilados por fusión consiste de: ➢ una o más unidades, cada una compuesta de un extrusor de tornillo ➢ sistema de distribución ➢ cabezal de hilatura ➢ bombas dosificadoras ➢ hileras (hasta 8 u 8x2 por posición) ➢ chimeneas de hilatura ➢ enrolladores (hasta para 8 bobinas) En una primera zona se coloca en posición vertical las toberas de hilatura, los filamentos son tocados transversalmente por un flujo controlado de aire frío (zona de enfriamiento), donde se enfrían y solidifican. En una segunda zona, donde los filamentos se reúnen, son lubricados por contacto o pulverización. De ser necesario, se unen entre sí mediante puntos de enredo (producidos por toberas de aire) y se enrollan en bobinas cilíndricas.

La velocidad de recogida (salida) juega un papel de fundamental importancia en el establecimiento de las características del hilo. En lo que se refiere a la hilatura tradicional, las velocidades pueden variar, dependiendo de la fibra, de 1000 a 1800 m/min; bajo estas condiciones, el polímero permanece sustancialmente amorfo, apenas orientado, con una alta propensión a la degradación y al envejecimiento, y requiere – en consecuencia – ser rápidamente (es decir dentro de unos pocos días) procesado.

La velocidad de salida determinará el ratio del estirado y por ende, la intensidad de orientación del polímero. Es por ello que, en el caso de los multifilamentos, se anexa un acrónimo para indicar el grado de orientación.

•LOY Low oriented yarn. Velocidad de producción de 1000 – 1800 m/min.

•MOY Middle oriented yarn. Velocidad de producción de 1800 – 2800 m/min.

•POY Pre oriented yarn. Velocidad de producción de 2800 – 4000 m/min.

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•HOY High oriented yarn. Velocidad de producción de 4000 – 6000 m/min.

•FOY Fully oriented yarn. Velocidad de producción de superior a 6000 m/min.

Configuraciones básicas de diferentes tecnologías para la hilatura de filamentos. (a) Lubricación (b)Corte (c) Zunchado

Los hilos producidos a alta velocidad (HOY y FOY) muestran algunos problemas cualitativos y tecnológicos, por lo tanto hasta ahora encuentran una limitada difusión en su procesamiento y aplicación.

Una forma avanzada del LOY – que debe ser sometido a un proceso de estirado con el fin de ser utilizable – es el POY, hilo caracterizado por un alargamiento a la rotura aproximadamente 100 – 120%. Este hilo es ampliamente utilizado gracias a su buena estabilidad al envejecimiento, aunque no se utiliza directamente en la producción de artículos textiles, es notable su aptitud para procesos intermedios que combinan un proceso específico (urdido, engomado, etc) con un proceso de estirado complementario; de hecho, este hilo encuentra amplio uso en el estirado-texturizado, en el estirado urdido y en el estirado-engomado.

Los hilos originados por un proceso específico de estirado, ya sea directamente en la hilatura o en una fase separada, se denominan FDY (fully drawn yarns).

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FIBRAS DISCONTINUAS (TOW y fibras cortadas) Esta producción se lleva a cabo en plantas bajo una concepción totalmente diferente de las destinadas a la producción de filamentos continuos.

La idea básica es obtener de las hileras un elevado número de filamentos paralelos (cinta tow) para ser entregados a los procesos posteriores El haz de filamentos, considerado como un paso intermedio en la línea de producción de fibras discontinuas, está diseñado para alimentar a los procesos de hilatura y no tejidos, se caracteriza por una considerable densidad lineal (hasta 150 ktex) y se compone de filamentos con el mismo rango de finura de las demás fibras discontinuas (desde 0,4 dtex en microfibras a 17 dtex para alfombras.

Las líneas de producción El proceso de transformación, exceptuando las variaciones debido a la diferente naturaleza y tipología de la fibra, está compuesto esencialmente de los siguientes procesos: hilatura, estirado, termofijado, lubricación, texturizado, secado, corte (si es necesario), y embalado (en forma de tow o de fibra cortada).

Los procesos pueden llevarse a cabo por medio de líneas de producción que transforman sin romperla fibra entregada por las toberas hasta las fases finales (líneas continuas monofásicas) o a través de íneas en los que se interrumpe el flujo del material fibroso después de la hilatura, alimentándose en una etapa posterior (a partir del estirado) a las líneas de conversión final (líneas discontinuas de dos fases).

Líneas continuas monofásicas Se utilizan para la producción de fibras donde la velocidad de flujo del material puede ser equilibrada a través de las diferentes fases de transformación; una aplicación típica de estas líneas es el proceso de hilatura en húmedo (para el acrílico y viscosa) pero su uso también se ha extendido recientemente al proceso de hilatura compacta para los polímeros termoplásticos.

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Las velocidades limitadas de hilatura de este proceso son compensadas por los altos ratios de flujo en las hileras.

Las velocidades finales de las líneas (compuesto de 1 ó más tows) pueden llegar a 50 – 200 m/min.

Líneas discontinuas de dos fases Se utilizan cuando hay diferencias de velocidad de operación entre las diferentes fases. Esto ocurre en los procesos donde la velocidad de hilatura es más alta que en las etapas posteriores de operación. Tal es el caso de los procesos utilizados tradicionalmente para las fibras termoplásticas y la hilatura en seco, donde las velocidades de hilatura (más de 1000 m/min para polímeros termoplásticos, 400 – 600 m/min para la hilatura en seco del acrílico) son mayores que las velocidades de los procesos subsiguientes.

Las velocidades finales, resultantes de la velocidad inicial y del ratio de estirado varían aproximadamente entre 200 – 300 m/min.

Una de las diferencias tecnológicas más específicas entre la hilatura para fibras discontinuas y de filamentos se encuentra en las características de sus hileras. En el caso de filamentos continuos el número de orificios por hilera es relativamente bajo y estrechamente relacionado con el número de filamentos en el hilo, mientras que en el caso de la producción para tows las hileras son más grandes y tienen un mayor número de orificios.

De todos modos, la naturaleza del material y la configuración de las toberas de hilatura deben tener en cuenta las propiedades reológicas (viscosidad) de la masa del polímero, así como la tipología de la hilatura.

Los parámetros de la hilatura deben asegurar una solidificación uniforme de la masa del polímero después de la extrusión, sin variar sus propiedades textiles ni originar imperfecciones físicas (gotas, zonas de hilo mal estiradas, fibras pegadas entre sí, filamentos rotos, etcétera) en los filamentos.

En lo concerniente a la hilatura en húmedo (PAN, CV), debido a la baja velocidad de extrusión y al proceso de coagulación, se emplean normalmente las hileras con sección transversal redonda; estas hileras, que pueden

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ser de diferentes materiales, muestran miles de agujeros (incluso más que 100 000).

En cuanto a la hilatura de polímero fundido, teniendo en cuenta las altas velocidades y la necesidad de un enfriamiento rápido y uniforme de los filamentos extruidos, se utilizan distintas tecnologías según se muestra en la fig. siguiente

Técnicas de enfriado en la hilatura por fusión PROCESOS POSTERIORES La introducción de las fibras manufacturadas puso en marcha el desarrollo de tecnologías de procesamiento, parcial o totalmente innovadoras en comparación con el ámbito de las fibras naturales.

Inicialmente se superpusieron a las fibras naturales en diversos sectores de aplicación, ajustándose a los diferentes procesos tradicionales; luego con el descubrimiento de las fibras sintéticas, su mayor difusión y el conocimiento de su potencialidad, condujo al desarrollo de procesos originales, lo que permitió ampliar el campo de aplicaciones conocidas en ese momento, creándose nuevas.

En este trabajo hablaremos de dos procesos: el texturizado y el convertido de tows a fibras discontinuas.

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Operaciones generales sobre las fibras continuas (filamentos)

TEXTURIZADO El proceso de texturización compensa las deficiencias inherentes a un hilo de filamentos continuos lisos, paralelos y/o torcidos, variando su carácter textil original e impartiéndole nuevas propiedades como volumen, poder cubriente, elasticidad, tacto suave, aspecto "natural", higroscopicidad y facilidad de procesamiento. En otras palabras, el hilado liso, cuya estructura se puede comparar con los alambres, adquiere propiedades que lo hacen similar al algodón o la lana.

Un hilo texturizado presenta rizado efectivo o latente, ondulaciones o bucles en los filamentos individuales que, después del tratamiento adecuado, originan propiedades como volumen y/o elasticidad.

El siguiente esquema muestra una clasificación general de los diversos métodos de texturizado:

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Texturizado mecánico • Air-jet • otros Texturizado termomecánico Mediante torsión • Torsión-termofijado-destorsión • Falsa torsión o Horno simple o Doble horno • Retorsión de hilos plegados Sin torsión o Cámara de compresión mecánica o Tejido-destejido o Cámara de compresión Air-jet (en caliente) o Engranajes o Cuchilla Texturizado termoquímico o de filamentos bicomponentes o de hilos bi-retraíbles

Texturizado por torsión-termofijado-destorsión Fue el primer método de texturizado en ser empleado, se basa en la fijación por calor de un hilo que ha recibido torsión, para luego ser destorcido.

El método tradicional consiste de tres etapas: Aplicación (en máquina) de altos valores de torsión al hilo multifilamento (2500 – 4500 VPM) o Fijación de la torsión mediante tratamiento térmico, usualmente en autoclaves en presencia de vapor (por ejemplo, el nylon a 130° C).

Destorsión (en máquina) del hilo, primero llevando a cero y luego aplicando una pequeña torsión adicional, para contribuir a la estabilidad del hilado.

Como resultado de la deformación termoplástica, los filamentos individuales muestran, en su estado relajado, o

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un rizado helicoidal que les proporciona una excelente elasticidad.

En el caso específico del poliéster, se requiere un termofijado adicional posterior.

Texturizado por falsa torsión El proceso anteriormente descrito cayó en desuso debido a las numerosas operaciones que intervienen, a su baja productividad y por consiguiente a los costes altos de producción.

Alrededor de los 50, un nuevo proceso resultó adecuado para llevar a cabo en una sola etapa (en continuo) de las diferentes operaciones realizado previamente por separado.

El proceso se basa en el principio de proporcionar al hilo una falsa torsión. Si imaginamos tomar un pedazo de hilo, bloquear sus dos extremos y girar en una dirección, deslizándolo en un punto intermedio entre los dedos pulgar e índice, los segmentos de hilo colocados respectivamente hacia arriba y hacia abajo de ese punto recibirán el mismo número de vueltas, pero con direcciones opuestas.

Si eliminamos la torsión por la liberación de nuestra acción sobre el hilo, la torsión vuelve a cero y el paralelismo original del hilo será reintegrado, en la práctica esta operación no ha producido una torsión real, sino sólo una "falsa torsión".

Consideremos ahora la misma situación, pero con un hilo en movimiento: el hilo que sale del elemento de torsión tendrá misma configuración que el hilo alimentado. De hecho, la torsión producida en la zona antes de colocar el elemento de torsión es cancelada por la torsión en sentido contrario producida en la zona posterior.

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Principio de falsa torsión

Ahora bien, si en la primera zona la hebra retorcida se pone en contacto con un dispositivo de calentamiento (horno) y se enfría sucesivamente (enfriador), los filamentos que componen el hilo bajo deformación termoplástica adquieren torsión permanente, que es absolutamente similar al proceso método descrito antes.

Estos hilos se denominan FT (false-twist).

Si queremos estabilizar la elasticidad del hilo, necesitaremos colocar un segundo horno después del elemento de falsa torsión. Éstos son los hilos FTF (falsetwist fixed).

Elaboración de hilos texturizados FT (izq.) y FTF (der.)

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Texturizado por retorsión de hilos plegados Este método está dentro de los sistemas basados en la deformación termoplástica a través de la torsión.

Se basa en el principio de torsión de 2 hilos que vienen de 2 unidades de alimentación, termofijado del hilo retorcido y luego una destorsión en una unidad de separación o bobinado por separado.

Es un proceso de escaso interés, particularmente adecuado para el procesamiento de filamentos finos (también monofilamentos) con una velocidad de producción de 600 m/min.

Texturizado por cámara de compresión mecánica En este método, las fibras son forzadas a ingresar por 2 rodillos de alimentación, en una cámara calentada y se someten a una compresión que les genera puntos de flexión (tipo dientes de sierra).

La presión dentro de la cámara está regulada por un dispositivo que permite el ingreso del material de manera constante.

El hilo texturizado que utilizaba esta tecnología fue comercializado con la marca Banlon (fabricante: Bancroft), en la actualidad el proceso ha perdido terreno para los hilados de filamento. Por el contrario, este principio ha encontrado amplia aplicación en la producción de tows y fibras cortadas.

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Detalle de la cámara de compresión mecánica

Texturizado en caliente por cámara de compresión Air-jet Esta técnica puede ser considerada un desarrollo del método antes descrito: la compresión de hilo no se ejerce mecánicamente por los rodillos de alimentación: es generada por un sistema aerodinámico con chorros de aire comprimido caliente o vapor.

El fluido presurizado caliente entra en una abertura lateral de la cámara, fluye en el canal de guiahílos, empuja el hilo en la caja de expansión, donde se le lleva a una temperatura de reblandecimiento (plastificación) y se le comprime, resultando un rizado tridimensional en el hilo.

El aire escapa por salidas colocadas en el extremo de la cámara y también el hilo es empujado fuera de ésta.

Con el fin de mantener las propiedades adquiridas a través de la texturización, el hilo debe ser enfriado rápidamente en tambores perforados mediante aspiración de aire a una temperatura inferior al punto de transición vítrea de la fibra. Este proceso es ampliamente utilizado para la producción de hilos de alfombra en PA o PP de acuerdo con la tecnología BCF.

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Principios del texturizado en caliente por chorro de aire

Texturizado Air-jet Este proceso se debe a los estudios realizados sobre los efectos del aire comprimido en hilos (Du Pont, 1952); esta tecnología llevó por un lado, al desarrollo de sistemas de enredado (con puntos de unión intermitentes) para multifilamentos, y por otro para la producción de hilados con modificación de características estructurales, los cuales fueron originalmente comercializados con la marca comercial Taslan (de ahí se originó el nombre de taslanizado, dado a estos hilos texturizados).

El principio se basa en un chorro de aire a presión dirigido a través de una boquilla, con cierto ángulo y nivel de turbulencia, frente a un hilo que la atraviesa, el hilo es sobrealimentado con el fin de crear una compresión que tiene una intensidad definida por la relación entre la alimentación y la velocidad de entrega, y que afecta a la tipología de los bucles generados en el hilo.

La acción de chorro de aire (Air-jet) funciona en varias fases:

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o o o

o

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Apertura de los filamentos en la alimentación del hilo dentro de la boquilla.

Generación de un giro en los filamentos abiertos.

Flexión de los filamentos sobrealimentados, con la consiguiente generación de típicos bucles de aquellos filamentos que tienden a salir del núcleo del hilo.

Enredo y fijado de los filamentos rizados y ondulados en un hilo voluminoso y suave.

Este proceso puede considerarse como mecánico si el chorro de aire está frío; el hilo texturizado obtenido a través de un esfuerzo aerodinámico simple presenta características estructurales considerablemente diferentes a un hilo de falsa torsión (mayor voluminosidad, menor elasticidad, similitud con hilos tradicionales).

Desde su lanzamiento, varias generaciones de toberas se han desarrollado, mostrando cada vez mejoras tecnológicas; La velocidad del proceso esencialmente depende de la velocidad del flujo de aire: cuanto más alta es ésta, más rápido es el proceso.

Inicialmente, velocidades de proceso de 50 m/min requerían 20 m3/h de aire comprimido (que implicaba alto consumo de energía), mientras que hoy en día velocidades de 500 – 600 m/min alcanzan consumos de aire comprimido (8 – 12 bar) limitados a 5 – 6 m3/h.

Texturizado por chorro de aire

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Como este proceso de texturizado no se basa en una deformación termoplástica, sino es puramente aerodinámico, no se limita únicamente a las fibras termoplásticas, se puede extender también a otras fibras como las de celulosa y el vidrio.

Principio de la texturización por chorro de aire El procedimiento de texturizado de hilos de filamento continuo por chorro de aire AJT, consiste esencialmente someter a un hilo a la acción de un chorro de aire a presión a través de boquillas que tienen un ángulo determinado respecto al hilo, que entra sobre alimentado.

La acción del aire comprimido produce la separación de los filamentos dentro de la boquilla alimentación, provocando un giro de los mismos y junto con la flexión por la sobrealimentación, comienzan a aparecer los bucles en los filamentos que se desprenden del conjunto. A la salida del proceso ya se tiene un hilo voluminoso, con textura suave, donde los dibujos formados (rizos y ondulaciones), quedan firmes debido al alto grado de enredo. Este sistema de texturizado en frio, presenta características estructurales en el hilo, sustancialmente diferentes a un hilo texturizado por falsa torsión. Ellas son: mayor voluminosidad, menor elasticidad, y un aspecto comparable con hilos tradicionales.

Hilos empleados en AJT Se pueden utilizar para procesar FDY / FOY: se obtiene un ATY. Otra posibilidad es con una etapa de pre-estirado: se obtiene un DATY. Los POY se prefieren para chorro de aire hilos texturizados en gran parte debido a que son menos costosos que los FOY. Se puede emplear prácticamente cualquier polímero de filamento continuo para texturizar por chorro de aire.

Es muy importante, sin embargo, el número de filamentos y el dtex/denier por filamento. Gran número de filamentos con un bajo título son aptos para este proceso, y resulta excepcional emplear hilos con un título superior a 3.3dtex (3 denier) por filamento. Actualmente se emplean práctica BR

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es utilizar entre 1,1 y 2,2 dtex (1 y 2 denier) por filamento.

En cuanto a los tipos de hilos, hay dos clases principales: HILOS PARALELOS Los hilos paralelos implica uno o más POY se alimenta en el dispositivo de chorro de aire con la misma precisión de sobrealimentación para todos los hilos utilizados. Por lo general, 18% a 30% de sobrealimentación se puede aplicar, dependiendo de los requisitos de uso.

HILOS DE NUCLEO Los hilos de núcleo se producen con dos componentes principales: el central y el hilo de efecto. Tanto puede estar compuesto de uno o más POY. La sobrealimentación se utiliza para el hilo de núcleo es siempre menor que para el hilo de efecto. Mientras que para el primero normalmente oscila entre 5 - 15%, para el segundo puede ser de hasta 400%.

Por ejemplo se realiza texturizado de hilos con sobrealimentación del 8% del núcleo y 40% para hilos de efecto. Estos son empleados para fabricación de telas destinadas a prendas de vestir (ropa deportiva de nylon, por ejemplo), en tanto que con una sobrealimentación de 120% para el hilo de efecto, se obtienen texturizados que son apropiados para tejer telas para tapicería.

Evolución tecnológica en el texturizado por chorro de aire Las etapas de funcionamiento de una texturizadora DATY tiene una configuración similar a la máquina DTY, pero con el dispositivo de falsa torsión reemplazado por el sistema de chorro de aire. Dos tipos principales de diseños de chorro de aire son empleados para hacer hilos AJT y DAJT. POR CHORRO AXIAL En el sistema por chorro axial, se basa en el empleo de una boquilla Venturi. Los hilos a texturizar se alimentan sin tensión en el equipo. Esto se logra cuando la velocidad BR

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con la que ingresan es superior con la que salen. En estas condiciones, el aire comprimido que se inyecta actúa sobre los filamentos aflojándolos y soltándolos. Con un chorro axial, el aire comprimido que sale del Venturi se acelera y arrastra a los filamentos. Por medio de una barrera esférica ubicada antes del orificio de salida, se logra la obtención de un flujo de aire turbulento. En el flujo turbulento los filamentos se separan aún más, dando lugar a la formación de una cantidad de bucles de varios tamaños, los que se enredan y enmarañan, saliendo de la máquina por la tracción de los rodillos de extracción.

POR VÓRTICE JET En este caso, el dispositivo de vórtice jet genera un flujo turbulento de aire comprimido en espiral a la salida. Lo filamentos se separan y forman una enorme cantidad de bucles de diferentes tamaños. Estos se entrelazan a medida que salen del chorro para convertirse en el ATY. Por lo general, operan chorros a presiones de aproximadamente 10 bar y la texturización real se produce directamente en la salida del chorro en una corriente de aire supersónico turbulento. Los filamentos se humedecen antes de entrar al equipo ya sea por spray o bien sumergiendo el hilo en un baño de agua, que actúa como lubricante en el interior del vórtice de aire.

Las aplicaciones de uno u otro dispositivo están dadas por el grado de sobrealimentación. Los dispositivos por vórtice jet, se emplean para productos que requieren menos de 100% de sobrealimentación, mientras que el tipo de chorro Venturi se puede utilizar con una sobrealimentación superior.

Un detalle que marca la evolución tecnológica de la texturización por chorro de aire, es una modificación en la línea de proceso, donde se coloca un dispositivo para convertir los pequeños bucles en pelos, simulando la estructura de hilos de fibra cortada. El dispositivo Texspun (registrado por la firma Barmag) se encuentra en la zona de calentamiento de estabilización: Cuando el hilo pasa a través del dispositivo los bucles se cortan y los extremos BR

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de las fibras quedan libres, tal como con las fibras cortadas.

CONVERSIÓN DE FILAMENTOS A FIBRAS DISCONTINUAS El procesamiento de las fibras manufacturadas en los sistemas tradicionales de hilandería requiere su transformación en fibras de longitud definida que también son nombradas en función de su longitud: las fibras discontinuas cortas, en el caso de las fibras para la hilandería de algodón y el sistema de fibras discontinuas largas en el caso de las fibras para la hilatura de lana peinada o cardada.

El material de alimentación es el tow, una masa de filamentos continuos más o menos cohesionados, con gran densidad lineal.

La acción de convertir la masa de filamentos en fibras de longitud determinada, se puede realizar por corte o por aplicación de fuerzas de tracción (reventado de fibras).

Según la presentación del material a la salida, existen dos maneras de conversión: o De tow a fibras discontinuas sueltas o De tow a cintas de hilandería (tops) En el primer grupo destacan la convertidora Lummus y la convertidora Gru-gru, ambas cortadoras.

En el segundo grupo, también llamado sistema tow-to-top se encuentran las máquinas que entregan el material de fibras discontinuas formando una cinta, que luego alimentará a las etapas de preparación a la hilandería. En este sistema, la alineación de las fibras no se pierde.

Existen convertidoras que ejecutan esta acción por reventado o por corte mediante cuchillas helicoidales

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Convertidora tow-to-top por reventado. (A) Alimentación (B) Zona de estirado bajo placas calientes (C) Campo largo de estirado (D) Zona de reventado

Detalle de la unidad de corte, de un convertidor de fibras

Clasificación de las fibras sintéticas Dependiendo de la naturaleza química del monómero, ó producto inicial, se obtienen una diversidad de polímeros útiles para su uso textil, que se pueden clasificar en: POLÍMEROS POR POLI-CONDENSACIÓN Obtenidos por la unión de los monómeros con pérdida de agua en la formación del polímero. Constituyen las fibras con más difusión dentro de las sintéticas, y son: Fibras poliestéricas Fibras poliamídicas POLÍMEROS POR POLI-ADICIÓN Obtenidos de monómeros que poseen dobles enlaces en sus moléculas y cuya ruptura hace posible la unión de dichas moléculas entre si. Las fibras más importantes comercialmente son:

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Fibras Fibras Fibras Fibras Fibras

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poliacrílicas polipropilénicas poliuretánicas polietilénicas polivinílicas

MICROFIBRAS Se entiende comúnmente por microfibra a toda fibra o filamento con una finura gravimétrica menor a 1 decitex, en el contexto europeo, e inferior a 1,1 decitex (1 denier) en Estados Unidos.

Estas microfibras pueden obtenerse por disolución química, por distorsión mecánica o por falsa torsión. Sus principales aplicaciones son para fabricar artículos que imitan la seda natural, cueros artificiales, prendas de abrigo y en aplicaciones biológicas (arterias artificiales, separadores de células de sangre, retentores de enzimas).

Los tejidos elaborados con microfibras tienen mayor voluminosidad y flexibilidad, tacto agradable, se arrugan menos y mejoran la caída de las prendas. Aumenta también la cobertura del tejido y el aislamiento térmico.

En contrapartida, normalmente, disminuye la resistencia a la abrasión.

Un hilado fabricado con microfibras tiene mayor superficie específica, por lo que convendría adecuar las recetas de engomado y tintura para obtener resultados óptimos.

Conviene tener presente que los filamentos más finos quedan más claros y los gruesos más oscuros en las mismas condiciones de teñido.

Si se esmerilan los tejidos de microfibras se pueden obtener acabados muy agradables al tacto.

Características generales de las fibras sintéticas USOS DE LAS FIBRAS SINTÉTICAS DE ACUERDO AL HILADO A FABRICAR Las fibras sintéticas se obtienen en forma de filamento continuo pero pueden ser cortadas.

Se suele modificar la longitud por corte, dependiendo del uso a que van a ser destinadas.

BR

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Diseño de fibras

Por ejemplo una fibra de poliéster, se corta a 28 mm para mezclar con algodón corto y 36-38 mm para algodón de fibra larga, en la mezcla de poliéster-algodón.

En el caso de una fibra poliacrílica, se corta a aprox.10-20 mm. para corte lanero y a 40 mm corte algodonero.

Además es factible modificar la sección transversal. Este aspecto lo utilizan los fabricantes para su identificación (acrílico trilobal o bilobal) y otros, para mejorar las característica de brillo de las fibras (planas, semiovales, bilovales, trilobales, etc.)

Pero también se suele modificar la finura de una fibra sintética, en función del requerimiento del producto final.

La expresión de éste parámetro es el denier, definido como: el peso en gramos de un filamento que mide 9000 metros de longitud. Ese monofilamento se agrupa en números diversos, para conformar los denominados hilados multifilamento.

USOS DE LAS FIBRAS SINTÉTICAS DE ACUERDO AL ARTÍCULO FINAL Si se tiene un filamento continuo de fibra poliéster o poliamídica de 150 deniers, se utilizarán de 48 filamentos para tapizados y 192 para vestimenta.

En el caso de una fibra cortada de una mezcla con algodón o viscosa, se utilizará entre 1.0 y 1,5 denier en indumentaria y fibra hueca de 6 denier, si se destina al relleno de cubrecamas.

Cuando una fibra se elabora con una finura inferior a 1 denier, entramos en un subgrupo de fibras sintéticas muy importantes denominadas: microfibras.

Comparativamente las microfibras son 2 veces más finas que la seda, 3 veces más finas que el algodón y 100 más finas que el cabello humano. Esto le confiere a los tejidos elaborados con ellas propiedades superiores respecto a los tejidos convencionales.

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Tipos de

Nombre

fibra

comercial

Diseño de fibras

Características Son muy resistentes y elásticos; no son atacadas por insectos o putrefacción.

Poliamidas

Nylon

Tienen el inconveniente de deformarse con el calor. A veces producen alergias a pieles sensibles. Se usa para equipos deportivos y trajes de baño, mezclada con elastanos.

De amplio uso en prendas de vestir y

Poliéster

Tergal

deportivas, sola ó mezclada con otras fibras. Son muy resistentes y con un precio relativamente bajo.

Son muy resistentes a la acción de la intemperie y de la luz. Generalmente se

Acrílicas

Leacril

utilizan en géneros de punto o como hilos para tejer manualmente en mezclas con lana.

Son fibras muy suaves por lo que se suelen

Polivinílicas

Rhovil

utilizar para la fabricación de prendas de recién nacidos.

Tienen una gran resistencia a la abrasión.

Polietilénicas

Sarán

Por ello se utiliza mucho en artículos de tapicería, alfombras y moquetas.

Tiene muy bien la abrasión, así como toda clase de tratamientos y agentes químicos.

Polipropilénicas Merklón

Se emplean en la fabricación de tapicerías, artículos de de uso industrial y prendas de trabajos.

Tienen una enorme elasticidad. Se

Poliuretano

Lycra

emplean en la fabricación de prendas de corsetería, bañadores, vestuario deportivo,

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Diseño de fibras

Producción de Fibras de Algodón Introducción El algodón es la fibra natural de mayor producción mundial con amplísimas variedades de aplicación y propiedades funcionales que lo han llevado merecidamente a ocupar esa posición.

Junto con la Ceiba, son los dos únicos integrantes del grupo de fibras vegetales obtenidas a partir de la semilla, pero a diferencia con la primera el algodón es infinitamente mejor en cuanto a características de la fibra, ligado a su expansión territorial extraordinaria.

Se desarrollará entonces en forma detallada, todos los pasos que se llevan a cabo desde que se decide el cultivo a partir de semillas, hasta que una vez maduro, se cosecha la fibra, se limpia, se separa de la semilla y se embala para su comercialización.

La producción de fibras se lleva a cabo según el esquema de trabajo descrito a continuación.

Cultivo SUELOS Y CLIMAS

El cultivo del algodón es típico de las zonas cálidas y se ha adaptado bien a las condiciones climáticas de la costa peruana, sobre todo las variedades tanguis y algodón híbridos.

Se requiere temperaturas de 20-30 °C al inicio de crecimiento, siendo el óptimo de germinación de 20ºC. Para la floración se necesita una temperatura media de los 20 a 30ºC. Para la maduración de la cápsula se necesita una temperatura de entre 27 y 30 ºC. Se trata de un

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Diseño de fibras

cultivo exigente en agua sobre todo durante la formación de bellotas. Los riegos deben de aplicarse durante todo el desarrollo de la planta a unas dosis de 4.500 y 6.500 m3/ha.

El viento es un factor que puede ocasionar pérdidas durante la fase de floración y desarrollo de las cápsulas, produciendo caídas de éstas en elevado porcentaje.

Se requieren unos suelos profundos capaces de retener agua, como es el caso de los suelos arcillosos. Estos tipos de suelos mantienen la humedad durante todo el ciclo del cultivo.

Los suelos salinos son tolerados por el cultivo del algodón e incluso en cantidades elevadas sin sufrir la planta ningún tipo de disminución en su rendimiento productivo.

Se deberá remover el suelo hasta perfiles profundos para conseguir terreros mullidos y bien aireados.

La maquinaria más utilizada es el subsolador con pases de cultivador o bien el empleo de la vertedera para otros terrenos más complicados. No se aconseja el uso de vertedera cuando haya llovido pues en la labor de trabajo con ella se va observando un terreno con cortes que crean una suela de labor que impiden el funcionamiento de una estructura de terreno correcta para el desarrollo de la planta de algodón.

Según otros casos más aplicados a las nuevas técnicas de trabajo, realizan labores de alza con vertedera cada 2 ó 3 años alternando con pases de subsolador. De este modo se prepara el terreno para que la semilla no tenga dificultad para el nacimiento de los brotes.

En suelos arenosos la maduración de la cápsula del algodón es más precoz que en cualquier otro tipo de suelo debido a que presenta buena aireación para las raíces.

El abono varia de acuerdo a la fertilidad del suelo y los datos de un análisis de suelo. Es recomendable también la incorporación de materia orgánica entre 10-15 Tm. Una formula de abonamiento recomendada es 160-80-50 NPK con las siguientes fuentes y cantidades por Ha: Primer abono: a la siembra con Urea 2 sacos, Fosfato di amónico 4 sacos y sulfato de potasio 2 sacos Segundo abono: al comenzar los brotes hasta el inicio de floración usar nitrato de amonio 5 sacos.

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Diseño de fibras

* En terrenos salinos no usar urea, debe utilizarse nitrato de amonio como fuente de nitrógeno El abonado de potasio incrementa la calidad de la fibra sobre todo en longitud y aumentando también el peso de la cápsula. En cambio el abonado fosfórico aumenta en grosor la cápsula y hace que ésta abra más rápidamente El abonado en N (nitrógeno) es muy importante para la planta en su desarrollo pues debe ir tomando de él para su ciclo.

Para suelos de buena fertilidad 1.10-1.20 mts. entre surcos y 0.50 a 0.60 mts entre matas y dos plantas por mata.

Para suelos de baja fertilidad 0.90 a 1.00 mts entre surco y de 0.40 a 0.60 mts entre matas y dos plantas por mata.

Despunte Al comienzo de la formación de la cápsula se debe detener el desarrollo vegetativo de la planta. Para ello se realiza el despunte que consiste en cortar a mano los extremos o brotes herbáceos de las ramas más altas.

En caso de no realizar el despunte de forma manual se pueden utilizar productos químicos que originen disminución en el crecimiento de la planta como es el caso del cloruro de 1,1 - di metil piperidina.

Los riegos son muy importantes para este tipo de cultivo.

Se pueden aplicar de varias formas: riego por surcos, por goteo, por aspersión.

Riegos Los riegos deben de aplicarse durante todo el desarrollo de la planta a unas dosis de 4.500 y 6.500 m3/ha y puede distribuirse: Primer riego: entre 30-45 días después de la siembra: debe darse ligeramente pesado ( 1 600 m3/Ha) para suelos mediana fertilidad con el fin de humedecer unos 40 cm. de profundidad ( total de la capa arable).

Riegos de mantenimiento: estos deberán ser ligeros y frecuentes, y se puede estimar siete riegos distanciados cada 15-20 días, con alrededor de 600 a 800 m3/Ha en BR

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cada uno. Debe observar la planta, pues ella indicara sus necesidades de agua.

Existen diversas formas de regar el cultivo de algodón y he aquí las formas: El riego por surcos: es el más antiguo y el menos exigente en cuanto a coste.

Es el riego más eficaz siempre que no existan desniveles en el terreno.

El inconveniente de este tipo de riego es que las dosis de no son repartidas de forma uniforme. Se producen numerosos encharcamientos en el terreno debido a la alta cantidad de agua que circula por los surcos y a veces debidos a la mala topografía del terreno. Como consecuencia de los encharcamientos en el terreno se produce los primeros problemas de cultivo, pues el algodón no es tolerante a suelos encharcadizos, se produce asfixia radicular y por consiguiente la muerte, sobre todo en aquellas plantas que no superen los 50 cms. de altura.

El riego por goteo: es la técnica más empleada en la actualidad. La aplicación del riego es homogénea y uniforme, pues no existe ningún problema de encharcamiento siendo continuo y equilibrado.

El riego por aspersión: es un sistema de riego muy aceptable, con el inconveniente de que su instalación necesita de mucha mano de obra y de especialistas, por tanto es un sistema costoso. Las tuberías deben ser cambiadas cada cierto tiempo según la frecuencia de riegos. Los vientos dificultan este tipo de riego desplazando la nube de agua pulverizada a zonas no necesarias del terreno sin que se distribuyan de manera adecuada en él.

En cuanto a su ventaja, como riego moderno, es el aporte rápido de agua de forma exacta y precisa.

Hay dos modos de recolección o cosecha: manual y mecánico.

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RECOLECCIÓN MANUAL La recolección del algodón se realiza de forma manual en el momento de aparición de las primeras cápsulas abiertas. La forma de recolección manual es muy sencilla consiste en arrancar el algodón de la planta introduciéndolo en sacos. Se calcula alcanzar un peso aproximado de 25 kg.

Los sacos se cargan en los tranasportes que llevan la fibra a la fábrica. Con la recolección manual se logra una mayor calidad de trabajo ya que el algodón recolectado es más limpio pero tiene el inconveniente que la mano de obra es más costosa y con un mayor tiempo que empleando maquinaria. Hoy en día constituye el método de cosecha más común en los pequeños productores.

En otros sistemas de producción pierde relevancia frente al desarrollo de la cosecha mecánica.

Pese a tener su importancia social, desde la perspectiva de producción incrementa los costos en insumos (bolsas) y en mano de obra, además de espacio para el almacenaje en chacra buscando apelmazar al máximo para aprovechar la capacidad de almacenamiento y de transporte.

RECOLECCIÓN MECÁNICA Existen dos tipos de recolección mecánica: la cosechadora de cápsulas y la cosechadora de fibra.

Las cápsulas son recolectadas cuando están totalmente abiertas.

La cosechadora de cápsulas extrae las BR

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cápsulas de la planta por un mecanismo de arranque y posteriormente se realiza la limpieza que separa las brácteas de la cápsula de lo que es el algodón en sí.

La recogida se efectúa en una sola pasada.

La cosechadora de fibra realiza la extracción del algodón bruto mediante un "husillo"de acero con el cual arrastra mediante giro las fibras de algodón y hace que se separe por completo de la bráctea.

Posteriormente un mecanismo de la cosechadora denominado peines retiran las fibras de los husillos o vástagos y las introducen mediante una trompa de aire a la tolva de la maquinaria.

CONDICIONES DEL ALGODÓN PARA LA COSECHA Sin tener en cuenta los deterioros que puedan haber ocurrido durante el desarrollo de las cápsulas, ya sea por acciones climáticas, de insectos o enfermedades, la máxima calidad del producto se tiene en el momento de su apertura, momento oportuno para realizar su recolección. Para un almacenamiento seguro, la humedad del algodón recolectado no debe superar el 10%, lo que en algunas áreas se lograría a partir de las 9 o 10 horas en días de sol. En caso contrario es necesario secar inmediatamente el algodón cosechado.

Un cultivo sin malezas y con eficiente defoliación permitirá una cosecha mecánica con mínimas impurezas, factor importante por cuanto las mismas tienen una influencia directa sobre el contenido de humedad.

Las impurezas, verdes o secas, habitualmente poseen un contenido de humedad mayor que el algodón cosechado, al mezclarse en su recolección y posteriormente en el almacenamiento, se equilibrará la humedad de ambos, tornándose muy húmedo el algodón para el almacenamiento seguro o para un desmote apropiado. En caso de efectuar la recolección de forma manual, utilizar maletas o bolsas de algodón para evitar la contaminación.

No use envases de polipropileno o yute.

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Acopio y secado de la fibra Cuando el algodón llega a la planta desmotadora, se carga en el edificio por medio de conductos colocados en los camiones y remolques.

En muchos casos, pasa primero por una secadora que reduce el contenido de humedad para facilitar las siguientes operaciones.

Limpieza de la fibra A continuación los capullos recolectados deben limpiarse ya que contienen gran cantidad de tierra, hojas y todo tipo de impurezas que arrastra de la cosecha. La limpieza involucra varias etapas donde en primer término se extraen las impurezas más gruesas y pesadas mediante centrifugación y aire a presión. Los equipos más modernos traen detectores de metales que permiten detectar cualquier cuerpo o partícula metálica y un rápido mecanismo con imanes realizan la captura de este tipo de impurezas.

Desmotado También denominado despepitado, es la operación mediante la cual se separa la fibra de algodón de semillas y otros materiales extraños. Se realiza por medio de una máquina llamada: desmotadora (o desgranadora), inventada por Elías Whitney, en el año 1793 con un diseño muy simple y tan eficaz que apenas ha cambiado desde entonces. Con este equipo se arrancan las fibras adheridas a las semillas y se separan. Actualmente hay dos variantes de estas máquinas: las desgranadoras de sierras y las desgranadoras de cilindros.

En las desgranadoras de sierras el algodón es conducido a una parrilla o rejilla, pasando discos de sierra entre los espacios libres de la misma que arrancan la pelusilla, mientras que las pepitas, por ser de mayor diámetro qué aquellos espacios, son retenidas por la rejilla.

En las desgranadoras de cilindros, la pelusilla es arrastrada por un cilindro cubierto de cuero acanalado, mientras que unos cuchillos, separados del cilindro de un espacio menor que el diámetro de las pepitas, evitan que BR

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éstas sean arrastradas. El algodón desgranado es prensado a alta presión por medio de prensas hidráulicas, para que ocupe poco espacio en la expedición del mismo.

Las prensas forman pacas de 200 a 300 kilos que van protegidas con arpillera y algunos cercos o flejes de hierro de sujeción.

Clasificación Debido a las diferentes zonas geográficas de procedencia, el diferente grado de maduración de las fibras, las diferentes calidades y tipos de semillas utilizados, entre otras consideraciones, se hace necesario clasificar mediante procedimientos estandarizados, que tipo de algodón se ha producido. Esto resulta de fundamental importancia por dos motivos: en primer término, cuanto vale el lote de fibra en cuestión y en segundo lugar, para conocer técnicamente que calidad de fibra se está manejando, especialmente cuando va a ser destinada a producir hilados.

Esta tarea es llevada a cabo por un clasificador de fibra de algodón.

Como resultado de esta gestión, los lotes de fibras son clasificados y categorizados según los valores de calidad obtenidos.

Finalmente, las fibras se empaquetan en fardos.

Fibras Regeneradas Introducción Las fibras regeneradas son aquellas obtenidas a partir de fibras naturales mediante un proceso químico de transformación. Se logra transformar los polímeros naturales utilizados como materia prima,en nuevas fibras artificiales con características propias y aplicaciones específicas.

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CELULÓSICA La celulosa corresponde a la biomolécula más abundante de la biomasa terrestre y es la principal componente de las paredes celulares de los árboles y otras plantas. Es una fibra vegetal que al ser observada en el microscopio es similar a un cabello humano, cuya longitud y espesor varía según el tipo de árbol o planta. Las fibras de algodón, por ejemplo, tienen una longitud de 20-25 mm., las de Pino 2-3 mm. y las de Eucalipto 0,6-0,8 mm. Así como varía la longitud, el contenido de celulosa varía según el tipo de árbol o planta que se considere.

Los árboles utilizados para producir celulosa se clasifican en dos grandes grupos dependiendo de las características de su madera: Las coníferas o árboles de fibra larga (Softwood) y las latifoliadas, o árboles con maderas de fibra corta (Hardwood).

Entre las coníferas destacan diferentes especies de pinos y abetos, y en las maderas de fibra corta encontramos a las diversas variedades de eucaliptos, los abedules, álamos, acacias y varias otras especies tropicales.

estructura de la fibra celulósica

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PROTEICA Su fabricación consiste en la hilatura de masa obtenidas por la disolución de proteínas, ya sea de origen vegetal como de origen animal. Fibrolana (Lanitel): se fabrica a partir de la caseína de la leche. Picara, se obtiene de las proteínas del maíz y el Rayón alginato de las proteínas de algas marinas, todas ellas disueltas en sosa cáustica.

Estas fibras se encuentran poco difundidas y solo para usos específicos. Debido a sus características amigables con el medio ambiente, les espera un futuro promisorio con un desarrollo tecnológico adecuado.

estructura de la fibra proteica

MINERAL La fibra de vidrio es la única fibra de origen mineral que se utiliza a gran escala en los tejidos corrientes, y es fácilmente regenerada a partir de materiales vítreos por fusión moldeando o soplando el vidrio fundido hasta formar hilos. Lo mismo sucede con las fibras metálicas regeneradas a partir de materiales metálicos, que generalmente provienen de productos manufacturados en desuso y destinados a reciclaje. Por ejemplo: todo los artículos de platería y oro.

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Diseño de fibras

estructura de la fibra mineral

FIBRAS REGENERADAS OBTENIDAS EN CADA GRUPO Materia Prima Celulósica Rayón viscosa Rayón acetato Rayón triacetato Rayón cuproamoniacal Rayón nitrocelulósico Materia Prima Proteínica De proteína animal De proteína vegetal Materia Prima Mineral Metales nobles Control de Calidad para Fibras de Poliéster Los parámetros de control son aquellas características físicas, químicas y mecánicas de las fibras textiles, que se toman como referencia para determinar los estándares de calidad de cada una de ellas. En este caso se analizan aquellos correspondientes a las fibras de poliéster.

Parámetros de control Distinguiremos dos tipos de fibras poliéster: regular y de alta tenacidad (HT). Esta última es una variante de la fibra regular, obtenida por una alta orientación de las moléculas durante la fabricación, que le confieren ciertas propiedades descritas a continuación. De las diferentes variantes de composición del polímero, hemos escogido al PEN (polietilen-naftalendicarboxilato), como poliéster HT y el PET (polietilen-tereftalato) poliéster regular.

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IDENTIFICACIÓN DE FIBRAS Análisis al microscopio Vista Transversal (*)

Vistas Longitudinal

(*) La sección transversal de la fibra es circular. En la imagen se muestra un tipo de fibra poliéster con diferentes cavidades (Hollofill TM), que la hacen más aislante y liviana.

Efectos sobre llama Resistencia al calor seco Perdida de tenacidad

Hasta 220ºC A partir de 230ªC

Descomposición PES PEN HT

A partir de 250ªC A partir de 270ªC

Índice de Oxigeno limite (LOI)

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PES PEN HT

Diseño de fibras

20,6% 31,0

Dimensiones

Longitud

Filamento continuo/diversos cortes

Diámetro

12-25 micrones (fibra de 10 a 15 den )

Resiliencia a 60% HRA (PES) Para 2% de extensión

97%

Para 8% de extensión

80%

Solubilidad Metacresol 100% (5 min, a 100ªC)

Se disuelve completamente

Absorción de humedad PES % a 21ºC con 65% HRA

0,4%

% a 21ºc con 95% HRA

0,5%

BR

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Diseño de fibras

PEHT % a 20ºc con 60% HRA

0,4%

PES Tenacidad Seco (gr/den) Acondicionado (cN/tex)

2,8 – 5,2 35,3 – 44,1)

Húmedo (gr/den)

2,8 – 5,2

Húmedo (cN/tex)

35,3 – 44,1

Elongación Acondicionado %

15 - 30

Húmedo %

15 - 30

Modulo cN/tex

883 - 1015

PEN HT Tenacidad Seco (gr/den)

BR

sd

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Diseño de fibras

Acondicionado (cN/tex)

56,5 – 70,6

Húmedo (gr/den)

sd

Húmedo (cN/tex)

56,5 – 70,6

Elongación Acondicionado %

6,0 – 11,0

Húmedo %

6,0 – 11,0

Modulo cN/tex

971 - 1148

Peso especifico Poliéster regular

1,38 g/cm

Poliéster HT

1,39 g/cm

Grado de cristanilidad (metodo por rayos x) PES regular (promedio)

35%

Efectos de la luz solar (% perdida de tenacidad) 48 horas de exposición

5%

480 horas de exposición

34%

Acción de los ácidos

BR

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Diseño de fibras

Minerales (excepto sulfúrico)

No la atacan

Orgánicos

No la atacan

Ácido Sulfúrico

La atacan parcialmente

Acción de los álcalis Débiles en frío

No la atacan

Fuertes

La atacan parcialmente

Control de Calidad para Fibras de Algodón Los parámetros de control son aquellas características físicas, químicas y mecánicas de las fibras textiles, que se toman como referencia para determinar los estándares de calidad de cada una de ellas. En este caso se analizan aquellos correspondientes a la fibras de algodón.

Parámetros de control Se describen las características para la identificación de fibra y luego para la hilatura.

IDENTIFICACIÓN DE FIBRAS Parámetros de control Análisis al microscopio Vista Transversal

BR

Vista Longitudinal

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PARÁMETROS DE CONTROL PARA HILATURA PARA ALGODÓN Se evalúan fundamentalmente cuatro parámetros, para determinar la calidad de las fibras de algodón que van a ser hiladas.

Se desarrolló un instrumento para medir casi todas las propiedades de la fibra.

A este instrumento se le conoce como el Instrumento de Alto Volumen (HVI) y es fabricado por Zellweger Uster, Inc. Actualmente, su sistema de clasificación consiste de mediciones del instrumento para la longitud, resistencia, uniformidad de la longitud, micronaire, desechos y color de la fibra.

Efectos sobre llamas Olor Residuos y humos

funde y arde papel quemado ningún residuo

Efectos al calor Amarillamiento Descomposición LOI

130º - 150ºC > 240ºc 20,1%

Dimensiones Longitud en milímetros Diámetro en micrones

19 – 44 15 – 25

Elongación Seco (%) Húmedo

3–7 8 – 12

Resiliencia (a 60% HRA) Para 1% de extensión Para 5% de extensión

91% 2%

Solubilidad Acido Sulfúrico 75% (20 min a 25ºC)

soluble

Absorción de humedad % a 21ºC con 65%HRA

6–8

BR

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Diseño de fibras

% a 21ºC con 95% HRA

18 – 24

Tenacidad Seco (gr/den) Húmedo

3 – 4,9 3,3 – 6,4

Peso especifico

1,50

Efecto a la luz solar (% perdida de tenacidad) 48 horas de exposición 6 480 horas de exposición 60 Acción de los ácidos Diluidos en caliente Concentrados en frío Diluidos en frío

atacada atacada insensible

Acción de los álcalis Diluidos y concentrados (en frío o caliente)

insensible

PARÁMETROS DE CONTROL PARA HILATURA DE ALGODÓN Se evalúan fundamentalmente cuatro parámetros, para determinar la calidad de las fibras de algodón que van a ser hiladas.

Se desarrolló un instrumento para medir casi todas las propiedades de la fibra.

A este instrumento se le conoce como el Instrumento de Alto Volumen (HVI) y es fabricado por Zellweger Uster, Inc. Actualmente, su sistema de clasificación consiste de mediciones del instrumento para la longitud, resistencia, uniformidad de la longitud, micronaire, desechos y color de la fibra.

Longitud de fibra

BR

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La longitud de la fibra de algodón varía genéticamente y tiene una gran variedad o distribución de longitudes, como se ve en la siguiente figura:

El HVI indica la longitud de la fibra como la longitud media en la mitad superior en centésimos de una pulgada. Las longitudes de los linters y residuos de peinadora son menores a 0.5 pulgadas; el algodón crudo Upland de Estados Unidos por lo general está entre 0.9 y 1.2 pulgadas y el algodón Pima puede tener hasta 1.6 pulgadas de largo.

Regularidad - CV (coeficiente de variación) El coeficiente de variación (CV) es un índice que registra la dispersión observada en las mediciones de la longitud de las fibras. Este valor adimensional expresa de manera directa la irregularidad de un lote de fibras, por lo que a mayor valor del CV más irregular será la partida de fibras.

Se determina por medio del peinado manual de un mechón de fibra y representa la longitud media de las más largas, expresada en milímetros o pulgadas.

Según su longitud, serán: Clasificación Cortos Medianos Mediano plus

BR

milímetros

pulgadas

Menos de 20,64

Menos de 13/16

20,64 a 25,4

13/16 a 1

26,98 a 27,78

1 1/16 a1 1/32

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Largos

28,58 a 33,30

1 1/8 a 1 5/16

Extralargos

Mas de 35,04

Mas de 1 3/8

Micronaire El Micronaire es una medida de finura y madurez de la fibra. Un instrumento de corriente de aire es usado para medir la permeabilidad del aire de una masa constante de fibras de algodón en un volumen fijado.

Una muestra de prueba de 2.34 gramos, es comprimida en una cámara porosa. Se hace pasar aire por la muestra y la resistencia al flujo de aire es proporcional a la densidad lineal de las fibras (expresado en microgramos por pulgada).

Las mediciones de Micronaire pueden ser influenciadas durante el período de crecimiento por condiciones ambientales tales como humedad, temperatura, luz solar, nutrientes de la planta y extremos en poblaciones de plantas o capullos.

La finura de la fibra afecta el comportamiento del proceso y la calidad del producto final en varias formas. En los procesos de apertura, limpieza y cardado, algodones de bajo Micronaire, o fibra fina, requieren velocidades de proceso más bajas para prevenir daño a las fibras. Hilados confeccionados con fibras más finas resultan en más fibras por sección transversal, lo que a su vez produce hilados más resistentes. Retención y absorbencia de tintura varían con la madurez de las fibras. Cuanto mayor la madurez, mejor la absorbencia y retención.

El rango de micronaire para el algodón Upland de EEUU, es de 2.0 a 6.5. Como la unidad de medida del tamaño de hilos (denier) es igual al micronaire dividido entre 2.82, por lo general los algodones Upland están en el rango de 0.7 a 2.3 denier.

BR

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Diseño de fibras

Color El color del algodón es determinado por el grado de reflectancia (Rd) y amarilleo (+b). La reflectancia indica cuánto brillo o apagamiento tiene una muestra y el amarilleo indica el grado de pigmentación de color. Es usado un código de color de tres dígitos.

El código de color está determinado por la localización del punto en el cual intersectan los valores Rd y +b sobre el diagrama para algodón estudiado del colorímetro de algodón Nickerson - Hunter.

El color de las fibras de algodón puede ser afectado por lluvias, heladas, insectos y hongos, y por manchado a través del contacto con el suelo, pastos, u hojas de la planta de algodón. El color también puede ser afectado por niveles excesivos de humedad y temperatura mientras el algodón está siendo almacenado, antes y después del desmote.

A medida que el color del algodón se deteriora debido a condiciones ambientales, aumenta la probabilidad de reducir la eficiencia del proceso. El deterioro del color también afecta la capacidad de las fibras para absorber y retener tinturas y acabados.

Resistencia Se mide la resistencia de la fibra con el HVI, usando una distancia de 1/8 de pulgada entre las mordazas sujetadoras y se indica en gramos por tex. Una unidad tex es igual al peso en gramos de 1000 metros de fibra. Por lo tanto, la resistencia indicada es la fuerza en gramos requerida para romper un haz de fibras de una unidad tex de tamaño.

Resumen de las características de la fibra de algodón requerida por el sector de la industria hilandera y factores desfavorables que afectan la calidad y el proceso industrial.

Carácter BR

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Diseño de fibras

Clasificación de acuerdo a sus propiedades como resistencia, finura, madurez, uniformidad de longitud, alargamiento.

Existe instrumental específico para determinar con mayor precisión algunas propiedades de la fibra, tales como: o o o o

Longitud y uniformidad Fibrógrafo Resistencia Pressley Resistencia y alargamiento Stelómetro Finura-madurez Micronaire

Sin embargo y a excepción de los índices dados por el Micronaire y, en menor medida, por el Pressley, la difusión y uso a nivel comercial e industrial de estos instrumentos es limitada, entre otros factores por qué no resultan suficientemente expeditivos.

La empresa Uster fabrica equipos para ensayos de fibra en mechón, conocidos como HVI (Instrumento de Alto Volumen) y LVI (instrumento de Bajo Volumen).

Los mismos constituyen un importante avance ya que integran en un solo equipo las mediciones dadas por los instrumentos individuales y posibilitan la rápida evaluación de un gran número de muestras de fibra (aproximadamente 1000 por turno de 8 horas en el equipo HVI 1000).

Estos equipos permiten disponer en forma rápida de registros sobre: · · · · · · ·

Longitud Uniformidad de Longitud Índice de Fibra Corta Resistencia Elongación Micronaire Índice de Madurez

CARACTERISTICAS REQUERIDAS BR

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Grado comercial de C a C3/4 Micronaire de 3.7 a 4.3 Longitud de 27 a 30 mm Índice de Uniformidad (M/UHM x 100): Mayor de 80% Relación de Uniformidad (50% SL /2,5% SL x 100): mayor de 46% Resistencia mayor de 26 gr/tex (nivel HVI) Elongación mayor de 6% Porcentaje de fibras cortas: menor de 12% Muy buena madurez Identificación de origen de la zona de producción (mayor uniformidad general) Clasificación por HVI (mejor relación con el comportamiento hilandero de las fibras) Buen grado de hilabilidad de los algodones Libre de materias extrañas como polipropileno, yute y otros Bajo contenido de neps y fibras enruladas

La tabla indica de manera referencia, los valores mínimos de densidad lineal (hacia lo fino) que pueden trabajarse para tener un hilo de algodón con una resistencia a la tracción aceptable. Según se observa, en ello influyen la longitud y el micronaire de las fibras.

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VARIABLES DESFAVORABLES ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Contenido de fibras extrañas Alto contenido de azúcares (pegajosidad) Variaciones de calidad entre lotes de un mismo proveedor Diversidad de tamaños y tipos de embalajes de la materia prima Baja resistencia del algodón Entregas de materia prima en camiones de piso sucio Heterogeneidad del color Alambres de fardos aceitados u oxidados que manchan las fibras Inadecuado valor de humedad en desmotado y/o secado con exceso de temperatura Algodón fermentado Mala identificación de las zonas de producción

IDENTIFICACIÓN DE FIBRAS TEXTILES La identificación de fibras en la industria textil juega un papel muy importante ya que de los resultados obtenidos

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podemos determinar qué fibras componen un determinado material.

Se emplean variados métodos, que se agrupan entre ensayos no técnicos y ensayos técnicos: Ensayos no técnicos: Son evaluaciones subjetivas donde se emplean los sentidos. Estos ensayos no están normalizados, destacan: Por tacto Por combustión Ensayos técnicos: Requieren el empleo de instrumentos, equipos y tablas estándares, podemos mencionar dentro de éstos: Por Por Por Por Por Por

observación bajo el microscopio solubilidad química determinación del punto de fusión gravedad específica teñido espectroscopia infrarroja

A su vez, según la determinación del contenido de fibras de un material textil, los ensayos pueden ser: Cualitativos Son aquellos que solamente confirman la presencia de una fibra, o varias de ellas, si están conformando una mezcla.

Cuantitativos Son muy útiles en mezclas de fibras, pues – además de la presencia – permiten determinar el porcentaje (usualmente en peso) de cada una de éstas respecto de la mezcla total.

MÉTODO DEL TACTO BR

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Implica tocar la muestra y sentirla mediante el tacto para determinar la fibra componente. Por ejemplo, los tejidos de lana se sienten calientes al tacto debido a que el calor generado por la mano no es absorbido por la lana – que es un no conductor de calor – permanecerá en el área tocada. Por otra parte, los tejidos compuestos de fibras celulósicas tales algodón, lino y viscosa, se sienten fríos al tacto: como son conductores del calor, el calor generado por el dedo es absorbido por el tejido.

Sin embargo, se requiere una larga experiencia de manipulación de tejidos diferentes en un período de tiempo para adquirir tal habilidad. Además, es difícil examinar y comparar los tejidos hechos de contenidos de fibras diferentes con esta prueba.

MÉTODO DE LA COMBUSTIÓN Mediante este método, se expone directamente a una llama una muestra textil y se observa algunas características como: • Su comportamiento acercándose a la llama (si se funde, encoge o enrolla) • Su comportamiento dentro de la llama (si la combustión es rápida o lenta, con fusión o sin ella) • Su comportamiento retirándose de la llama (si continúa ardiendo o se apaga al alejarla del fuego) • El olor que desprende al arder (asociado a alguno conocido) • Los residuos o cenizas que deja (color, forma, fragilidad, regularidad) Este procedimiento brinda resultados cualitativos, brindando rápidamente una idea de la composición textil, sin embargo, para una certeza en los resultados, debe complementarse necesariamente con otros métodos de identificación.

No se recomienda aplicar este ensayo si la muestra presenta mezcla de fibras o contiene fibras BR

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bicomponentes. Para verificar esto se aconseja utilizar el método microscópico.

PROCESO DE EJECUCIÓN Preparar especímenes Numerar cada muestra, evitando su confusión Coger un mechón de fibras de la muestra Quemar especímenes • Sostener con una pinza el mechón de fibras • Acercar el mechón de fibras a la llama • Observar el comportamiento de la combustión de fibras en los siguientes casos: - al acercarse a la llama - en la llama - al retirarlo de la llama • Anotar el olor, el color y la dureza de las cenizas • Repetir la operación para cada una de las muestras de fibras Norma de seguridad: Emplea SIEMPRE pinzas para sujetar las muestras durante el ensayo, para evitar quemaduras.

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MÉTODO MICROSCÓPICO Mediante este método, con el empleo de un microscopio se diferencian las distintas clases de fibras por características que presentan; siendo la evaluación completamente visual. La identificación se realiza comparando lo observado con microfotografías patrones.

Se distinguen dos procedimientos: • Identificación de fibras según su vista longitudinal • Identificación de fibras según su vista transversal Este método brinda resultados cualitativos en casos de mezcla de fibras, siendo laborioso obtener resultados cuantitativos, dado que esto implica realizar numerosos ensayos para reducir el margen de error.

Es un método bastante seguro para fibras naturales, en cambio, para las fibras manufacturadas puede llevar a errores. En las fibras naturales el hombre no puede cambiar su forma; en las fibras artificiales y sintéticas, interviene mucho sobre sus propiedades y características, pudiendo cambiar su vista longitudinal y su corte transversal, encontrando varias fibras con la misma forma (las acrílicas o el poliéster, como ejemplos);

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presentándonos aquí ambigüedades en la identificación de la muestra.

Microfotografías de fibras Su propósito es resaltar las características más destacables de las fibras para su identificación, más aun cuando se trata de mezclas en general. Generalmente en cada microfotografía se muestra la sección longitudinal a 250 aumentos (250X) o 500 aumentos (500X).

IDENTIFICACIÓN DE FIBRAS SEGÚN SU VISTA LONGITUDINAL Se observa la fibra a lo largo de su eje longitudinal, anotando características como: ◊ Escamas, circunvoluciones o irregularidades de tamaño y forma a lo largo del eje longitudinal. ◊ Presencia de manojos de fibras o nudos. ◊ Estrías a lo largo del eje. ◊ Partículas de pigmento, como agentes de mateado o deslustrado. ◊ Diferencias de color, etc.

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IDENTIFICACIÓN DE FIBRAS SEGÚN SU VISTA TRANSVERSAL Se observa el aspecto de la sección de la fibra, vista de frente.

Se emplea una lámina metálica, esta placa presenta agujeros por donde el espécimen se inserta junto a material de relleno, luego es cortado al ras y sometido al examen microscópico para su reconocimiento, según las características que presenta la sección transversal, como: • Forma de la sección: circular, triangular, cuadrada, poligonal, ovalada, cinta • Contornos: angular, lobulada, aserrada • Tipo de estructura: sólida, hueca • Formas especiales: núcleo cubierto, núcleo cubierto concéntrico, matriz fibrilar • Variabilidad en el tamaño de todas las fibras

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MÉTODO DE LA SOLUBILIDAD QUÍMICA Este método se basa en que la mayoría de las sustancias se funden ante un agente químico específico (o varios de ellos)12, mientras son inalterables frente a otros. Ocurre entonces que dos fibras distintas pueden tener diferentes comportamientos en presencia de ácido, bases y solventes orgánicos.

No se recomienda aplicar este ensayo si la muestra presenta mezcla de fibras o contiene fibras bicomponentes. Para verificar esto se aconseja utilizar el método microscópico.

En la página siguiente se muestra el cuadro de solubilidad para las principales fibras textiles, donde se emplean los siguientes símbolos: • • • • •

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S soluble I insoluble P forma masa plástica SP soluble o forma masa plástica SE soluble, excepto por un tipo de fibra modacrílica caracterizada por su baja

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•

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inflamabilidad e inserciones líquidas visibles en su sección transversal.

N nylon 6 es soluble, nylon 6,6 es insoluble

En caso de presentarse una muestra cuya composición se desconoce, puede recomendarse el método mostrado en la fig. para ello debe contarse con los siguientes reactivos: • • • • • •

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ácido acético glacial CH3COOH acetona (CH3)2CO solución al 70% de tiocianato de amonio NH4SCN cloroformo CHCl3 meta-cresol (CH3)C6H4(OH) ciclohexano C6H12

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• N,N-dimetilformamida (CH3)2NC(O)H • ácido fórmico (98%) HCOOH • solución al 50% (v/v) de ácido clorhídrico HCl y agua destilada • solución al 2% de acetato de plomo (II) Pb(CH3COO)2 • cloruro de metileno CH2Cl2 • solución al 5% de hidróxido de sodio NaOH • solución al 75% de ácido sulfúrico H2SO4 • tricloroetileno C2HCl3 Bajo ciertas condiciones de temperatura y concentración.

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MÉTODO DEL PUNTO DE FUSIÓN Algunos materiales, ante el incremento de la temperatura, reblandecen y se funden. La temperatura requerida para que un sólido pase al estado líquido se llama punto de fusión.

En el ensayo de combustión vimos que algunas fibras se funden y otras no. Aquellas que funden lo hacen a diferentes temperaturas, según se muestra en la tabla Este método consiste en colocar la muestra de fibras sobre una luna de reloj o placa Petri y llevarla a un horno, éste se regula para que su temperatura se incremente a razón de 10° C/min hasta unos 10 o 20° C antes de la temperatura estimada; a partir de este momento la gradiente de subida debe ser de 2° C/min. Debe observarse el momento cuando las fibras se reblandecen y forman una masa, con una cobertura líquida.

No se recomienda aplicar este ensayo si la muestra presenta mezcla de fibras o contiene fibras bicomponentes. Para verificar esto se aconseja utilizar el método microscópico.

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MÉTODO DE LA DENSIDAD O PESO ESPECÍFICO La densidad de la fibra puede ser utilizada como una ayuda en su identificación. Esta característica puede ser determinada mediante el empleo de una serie de mezclas de disolventes de diferente densidad.

Si la densidad de la fibra es mayor que la del líquido, la muestra de fibra se hundirá. Al contrario, si la gravedad específica de la fibra es inferior a la del líquido, la muestra de fibra flotará sobre él. Si las densidades son iguales, la muestra de fibra alcanza la mitad del nivel del líquido.

Se emplean dos solventes: el tetracloroetileno (ρ = 1,623 g/cm3) y el xileno (ρ = 0,865 g/cm3), que puros o en mezclas sucesivas (volumen sobre volumen) de 10/90, 20/80, 30/70, 40/60, 50/50, 60/40, 70/30, 80/20 y 90/10, ofrecen una gradiente que abarca las densidades de casi todas las fibras textiles.

Para realizar este método se compara la muestra de fibra con una fibra conocida (testigo), sumergidas juntas en un recipiente transparente que contenga cualquiera de los solventes – o sus soluciones – arriba mencionados. Si ambas fibras alcanzan el mismo nivel en el líquido, sus densidades son iguales.

No se recomienda aplicar este ensayo si la muestra presenta mezcla de fibras o contiene fibras bicomponentes. Para verificar esto se aconseja utilizar el método microscópico.

MÉTODO DEL TEÑIDO Las fibras tienen diferentes características de tintura y su afinidad por los colorantes depende de su estructura química y morfológica. Ampliamente se ha utilizado preparados a base mezclas de colorantes con diferentes BR

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afinidades hacia varios tipos de fibras para la identificación de muestras sin teñir.

Dado que algunos tipos de fibras se puede teñir a tonos similares con estas mezclas de colorantes, generalmente dos o más preparados deben ser utilizados para confirmar la identificación.

Este método es efectivo sólo para las fibras no teñidas o desmontadas. En la tabla se indican los colorantes que tiñen a algunas fibras.

No se recomienda aplicar este ensayo si la muestra presenta mezcla de fibras o contiene fibras bicomponentes. Para verificar esto se aconseja utilizar el método microscópico.

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