Polímeros textiles Tecnología de Polímeros Sanjana Haresh Sadhwani 5º Ing. Química Mayo 2009

Índice Antecedente histórico Clasificación de las fibras textiles Fibras manufacturadas químicas 3.1. Fibras artificiales 3.2. Fibras sintéticas 4. Innovaciones textiles 4.1. Fibras ultra-hidrófobas 4.2. Polímeros con efecto memoria 4.3. Fibras biodegradables 4.4. Textiles en la ropa deportiva 4.5. Textiles con propiedades especiales

1. Antecedente histórico Edad de Piedra Lino El hilado y el tejido se realizan desde la antigüedad A partir de la propia naturaleza Edad de Bronce Lana Hace 5000 años Seda Con el tiempo, la demanda fue aumentando Se producen según las necesidades y no dependen de la naturaleza Fibras químicas Económicas

2. Clasificación de las fibras textiles Fibras naturales Fibras manufacturadas Animales Vegetales Minerales F. M. Físicas F. M. Químicas Fibras sintéticas Fibras artificiales

3. Fibras manufacturadas químicas Fibras artificiales Fibras sintéticas Se fabrican por transformación química de polímeros naturales. Presentan propiedades semejantes a las fibras naturales Generalmente derivan de la celulosa y caseína. Se obtienen por polímeros sintéticos (síntesis química) Mayor difusión que las naturales Se aprovechan los derivados del petróleo

3.1. Fibras artificiales Fueron investigadas por primera vez por Hilaire Bernigaud, quien descubrió el Rayón. La elaboración se ha ido perfeccionando desde la producción de la fibra hasta la fabricación de los tejidos y su mezcla con otras fibras, tanto naturales como artificiales. Actualmente, estas fibras son muy valoradas Precios elevados

3.1. Fibras artificiales. Propiedades Propiedades positivas: Tacto suave y muy flexibles Buen comportamiento frente a la formación de bolitas (pilling) Buenos conductores de calor y fríos al tacto Alta solidez del color Propiedades negativas: Se arrugan con mucha facilidad Alta sensibilidad al agua y a exposiciones prolongadas a la luz, produciendo pérdida de resistencia Se hinchan mucho y deforman fácilmente Son atacados por los detergentes y otros componentes presentes en los preparados para el lavado doméstico.

Tipos de fibras artificiales Acetato Triacetato Tencel Modificaciones: HWM o modal Rayón alta tenacidad Cupramonio Tipos de fibras artificiales Viscosa Rayón Se obtiene por reacción de la celulosa con NaOH y CS2, obteniendo xantato de celulosa que se disuelve con más NaOH Se utilizó en recubrimientos de telas, bordados, decoración, medias, ropa interior, manteles,…. Buena elasticidad y capacidad de absorción de agua Frágil al humedecerse Actualmente, apenas se utiliza debido al CS2 (contaminante) Buena versatilidad Puede imitar el tacto de la seda, lana, algodón o lino. Suaves, ligeros, frescos, cómodos, muy absorbentes y transpirables Su resistencia disminuye con el paso del tiempo Se carga electrostáticamente Arde con facilidad Poca recuperación elástica Usos: confección textil y decoración

Tipos de fibras artificiales Viscosa Rayón Tipos de fibras artificiales Tencel Acetato Triacetato Pulpa de madera o pelusa de algodón + ácido Se utiliza en vestidos, camisas, pantalones, tapicerías,… Elástico y tacto sedoso Poca resistencia (abrasión y tensión) Fácil de arrugar Color no permanente Sensible a ácidos y álcalis Celulosa + anhídrido acético Usos: vestidos, faldas, ropa de deporte No encoge ni arruga Fácil de planchar y secar Estable a la luz y temperaturas altas Pulpa de madera + óxido amínico Uso generalizado en la industria textil Aspecto de las fibras naturales Más resistente Biodegradable Encoge muy poco Fija bien los colores

3.2. Fibras sintéticas Se obtienen mediante el proceso de polimerización aplicado a determinadas materias primas. Se diferencian entre sí por los elementos químicos por los que están fabricados, las uniones y el método de hilatura empleado. Se utilizan materias primas poco costosas: carbón, alquitrán, amoniaco, petróleo, además de subproductos de procesos industriales. Producción de la fibra: Mediante calor, se funde el componente químico. Después, se hace pasar por una rejilla de orificios (hilera). Los “hilos” al contacto con el aire se solidifican y endurecen, quedando listos para ser enrollados en la bobina.

3.2. Fibras sintéticas Propiedades Propiedades positivas: Gran resistencia al roce y al arrugado Gran resistencia a agentes químicos. Excelente recuperación elástica Colores sólidos frente a los lavados Peso ligero Resistencia la luz solar (usos en exteriores, cortinas, visillos, banderas, etc). Resistente a microorganismos y polillas Propiedades negativas: Baja absorción de la humedad provocando la tendencia a cargas electrostáticas Alta sensibilidad a la acción del calor Afinidad por aceites y grasas (oleofílicas) que se deben eliminar mediante limpieza en seco

Tipos de fibras sintéticas Poliéster Poliamida o Nylon Poliuretano Tipos de fibras sintéticas Polietileno Otras fibras Acrílicas Modacrílicas Polipropileno Contiene como mínimo 85% de monómero que tenga un carbono de cada dos con un grupo metilo, en disposición isotáctica Usado ampliamente en la industria textil Muy económicas Elásticas y resistentes Difícil de teñir Mala percepción al tacto Compuestas por macromoléculas con mínimo 85% de acrilonitrilo Usos: Alfombras, jerseys, faldas, calcetines, ropa infantil, mantas,… Buena rigidez y elasticidad Resistente a la abrasión, humedad, hongos,… Inflamables a la llama Tienden a encoger Contienen entre 35% y 85% de acrilonitrilo. Otros monómeros utilizados: Cloruro de vinilo, de vinilideno y cianuro de vinilideno Buena resistencia térmica y al fuego Prendas suaves, calientes y elásticas Poca tendencia al pilling Baja absorbencia

Tipos de fibras sintéticas Polipropileno Poliéster Modacrílicas Poliuretano Tipos de fibras sintéticas Otras fibras Acrílicas Tipos: 11Z: ropa impermeable 12Z: ropa interior 427:imita la seda NOMEX: prenda contra el fuego Polietileno Poliamida o Nylon Contiene como mínimo un 85% de etileno Características similares al polipropileno diferenciándose en que éste sí resiste bien a la luz Fibra más resistente de todas Usos: medias, ropa interior, alfombras, prendas impermeables,… Hidrófobas, elásticas y resistentes No requiere planchado Alta durabilidad Sensación de frío Costo elevado Problemas de Pilling Se degrada con luz UV (amarillea) Mala percepción al tacto

Tipos de fibras sintéticas Polipropileno Polietileno Modacrílicas Tipos de fibras sintéticas Acrílicas Poliamida o Nylon Poliéster Poliuretano Otras fibras Compuestas por un mínimo de 85% de un éster de dial y ácido tereftálico. Importante: Tereftalato de polietileno. Utilización diluída Usos: faldas, camisas, ropa interior,… Resistente: estirado y encogido Fácil de teñir y secar. Imitan fibras naturales Sensación de frío Propensas a electricidad estática. Costosas y pilling Spandex, copolímero. Usos: cinturones, ropa interior, traje de baño, almohadas,… Ligera, elástica, suave. Recupera su forma original. Resistente a desodorantes, O2 y O3. Sensible a Tª, productos químicos y luz Clorofibras Fluorofibras Policarbamidas Aramidas…

Carga electrostática en fibras sintéticas Se enumera de más a menos una serie de fibras y materiales que suelen padecer cargas electrostáticas Cada elemento se carga al ser frotado por los que están situados más abajo que él en esta columna y se carga menos al ser frotado por los de más arriba Vidrio Cerámica Pelo Lana Poliamida 6 Seda Viscosa Algodón Papel Poliamida 6.6. Ramio Acero Acetato Poliéster Acrílica Polietileno

Carga electrostática en fibras sintéticas Causas Consecuencias Estructura molecular y polaridad Humedad ambiental Tipo de acabado y deformaciones estructurales Contacto y rozamiento con fibras Calentamiento Dificulta hilado y tejido: se pegan las fibras Atrae polvo y suciedad Efecto desagradable en el uso Métodos para disminuir la tendencia electrostática Métodos físicos Métodos químicos Productos tensoactivos Mezclar fibras sintéticas con otras (artificiales o naturales) Humidificación ambiente Ionización atmósfera Contacto a tierra

4. INNOVACIONES TEXTILES 4.1. Fibras ultra-hidrófobas Tecnología basada en la naturaleza Finalidad Producir fibras repelentes al agua y a la suciedad HOJAS DE LOTO Clave del efecto loto Repelentes al agua e impecables Superficie con protuberancias y sustancia hidrófoba Rugosidad de la superficie

4.1.1. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención Capa hidrófoba mediante un polímero injerto y nanopartículas Poliestireno (baja energía de superficie) Nanopartículas de Plata Aporta comportamiento hidrófobo Iniciador de la rugosidad PET muy hidrófobo Mecanismo de múltiples etapas

4.1.2. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención Modificación de la superficie con nanopartículas intercambiables Cubierta Mecanismo 2 polímeros diferentes Insertar P2VP Deposición de nanopartículas sobre P2VP Adición de PS P2VP PS La superficie presenta comportamiento hidrófobo en agua neutra y básica Pegajoso, con grupos adhesivos Hidrófobo El P2VP se contrae y el PS queda expuesto a la superficie Anclaje para adherir nanopartículas a la fibra pH bajos Conformación extendida

4.1.3. Fibras ultra-hidrófobas. Procedimientos de obtención Aplicación a poliéster con buenos resultados Capa porosa hidrófoba SEBS Poliestireno Deposición sobre un sustrato (torta de silicona) Extracción de PS con etilacetato Estructura rugosa porosa sobre el sustrato

4. INNOVACIONES TEXTILES 4.2. Polímeros con efecto memoria Son materiales inteligentes que, tras ser deformados, recuperan su estado inicial al estar sometidos por agentes externos como la temperatura. Ejemplos 1. Polímero sintetizado por técnicas comunes Forma permanente Coolmax Thermax Deformación a una forma temporal (T más baja que la de sintetizado) 2. Programación Protección frente al calor Protección frente al frío 3. Recuperación de la forma permanente al calentar SMPs Poliuretanos con componentes iónicos Confort ante cualquier clima Aplicaciones Copolímeros de PET y PEO Copolímeros con PS

4. INNOVACIONES TEXTILES 4.3. Fibras biodegradables Utilización de fibras biodegrables en la hilatura Aitex Tecnología Biotex Doble necesidad Estos biopolímeros no pueden ser utilizados por sí mismos Alternativa al petróleo Vida media de los desechos muy alta Problemática Biopolímeros Modificación en investigación Completamente biodegradables Quitina Maíz Almidón Soja

4. INNOVACIONES TEXTILES 4.4. Textiles en la ropa deportiva Ligero Impermeable, Protección agua, viento y frío Buena transpirabilidad Goretex Algunos ejemplos Protección viento Transpirable No protege frente al agua Windstopper Película externa microporosa: Comprime la musculatura Reduce la fatiga Favorece recuperación muscular Ligero Transpirable Tecnología EXO

4. INNOVACIONES TEXTILES 4.5. Textiles con propiedades especiales Repelentes a microorganismos Inarrugables Autolimpiables Textiles que contengan celulosa. Son tratados con un agente de acabado y secado que contenga: Uno o más poliisocianatos hidrofílicamente modificados Uno o más poliuretanos en forma disuelta o dispersa. Universidad de HK Barrera contra toxinas y matan bacterias Nanotecnología Aplicación: médicos, enfermeras y soldados expuestos a patógenos Polímeros con nanorevestimientos de Titanio

Polímeros textiles Tecnología de Polímeros Sanjana Haresh Sadhwani 5º Ing. Química Mayo 2009