23 feb 2013
Fibras Sintéticas
EL POLIÉSTER
Concepto.- Es la denominación genérica de los polímeros, cuya cadena está formada por monómeros unidos por funciones éster. Se utilizan fundamentalmente para la producción de fibras sintéticas.
El poliéster, es una
fibra resistente e inarrugable desarrollada en 1941. Es la fibra sintética más utilizada, y muy a
menudo se encuentra mezclada con otras fibras para reducir las arrugas,
suavizar el tacto y conseguir que el tejido se seque más rápidamente.
El poliéster fue introducido en Estados
Unidos con el nombre de Dralón.
Esta fibra se fabrica a partir de productos químicos
derivados del petróleo o del gas natural y requiere la utilización de recursos
no renovables y de grandes cantidades de agua, para el proceso de
enfriamiento. Sin embargo, el poliéster
se puede considerar un tejido químico respetuoso con el entorno; si no está
mezclado, se puede fundir y reciclar.
También puede fabricarse a partir de botellas de plástico recicladas.
ORIGEN DEL POLIÉSTER
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| Los científicos J. R. Whinfield y J. T. Dickson |
- Con la segunda guerra mundial comienza la producción de las fibras sintéticas.
- En 1939, Wallace Carother obtiene una fibra, a partir de una poliamida, con gran capacidad de estiramiento, se trata del nylon. Ligeros cambios en la química del nylon provocaron que descubriera nuevas fibras como el poliéster, el acrílico, elastano, etc. Junto con su compañero James Dicknson, crearon lo que al principio se conoció como PET (polímero para la fabricación de fibras), se produjo en Inglaterra la primera fibra de poliéster, filamento continuo.
- Después de la segunda guerra mundial, la firma alemana Hoechst, empezó a producir un poliéster con el nombre de Trevira.
- En 1946 Du Pont adquirió la exclusiva para fabricar poliéster en Estados Unidos, conociéndose en aquél país con el nombre de Dacrón, y lanzado en 1951.Durante estos años, Du Pont, buscaba multiplicar las propiedades técnicas del poliéster, texturando filamentos y creando napas sintéticas ( fiberfil para rellenos )que superponiéndolas, se utilizaban para sacos de dormir y anoraks, ya que tienen mejor resultado que la pluma natural.
- La etapa inmediata consistió en un amplio trabajo de exploración sobre las posibilidades del polímero en el campo de las fibras, filmes, plásticos y otros usos, así como en investigaciones sobre intermedios, catalizadores, procesos de polimerización y todos los aspectos relacionados con la producción y transformación de los productos finales.
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| ESQUEMA HILATURA POR FUSIÓN |
FABRICACIÓN DE LAS FIBRAS DE POLIÉSTER
La mayoría fibras sintéticas y celulósicas manufacturadas son creados por extrusión, que en resumen es obligar a un fluido espeso y viscoso a través de los pequeños orificios de un dispositivo llamado spinneret (hilera o hilador) para formar filamentos continuos de polímero semisólido.
En su estado inicial, los polímeros formadores de fibras son sólidos y por lo tanto deben ser primero convertidos en un estado fluido para la extrusión. Esto se consigue normalmente por el trabajo mecánico del tornillo del extrusor y aporte de calor de las resistencias, si los polímeros son materiales sintéticos termoplásticos (es decir, se ablandan y se funden cuando se calientan), o por disolución en un disolvente adecuado si son no termoplásticos celulósicos. Si no pueden ser disueltos o fundidos directamente, deben ser tratados químicamente para formar derivados solubles o termoplásticos. Tecnologías recientes se han desarrollado para algunas fibras hechas de polímeros especiales que no se funden, se disuelven, o formar derivados adecuados. Para estos materiales, las moléculas pequeñas del fluido se mezclan y reaccionan para formar los polímeros de otro modo intratables en el proceso de extrusión.
PROPIEDADES
El Poliéster en general se caracteriza por su elevada pureza, alta
resistencia y tenacidad. De acuerdo a su orientación presenta propiedades de
transparencia y resistencia química. Existen diferentes grados de PET, los
cuales se diferencian por su peso molecular y cristalinidad. Los que presentan
menor peso molecular se denominan grado fibra, los de peso molecular medio,
grado película y los de mayor peso molecular, grado ingeniería.
Este polímero no se estira y no es afectado por ácidos ni
gases atmosféricos, es resistente al calor y absorbe poca cantidad de agua,
forma fibras fuertes y flexibles, también películas. Su punto de fusión es
alto, lo que facilita su planchado, es resistente al ataque de polillas,
bacterias y hongos.
El Poliéster presenta las siguientes propiedades:
- Procesable por soplado, inyección y extrusión.
- Apto para producir botellas, películas, láminas, planchas
y piezas.
- Transparencia (aunque admite cargas de colorantes) y
brillo con efecto lupa.
- Alta resistencia al desgaste.
- Muy buen coeficiente de deslizamiento.
- Buena resistencia química y térmica.
- Muy buena barrera a CO2, aceptable barrera a O2 y humedad.
- Compatible con otros materiales barrera que mejoran en su
conjunto la calidad barrera de los envases y por lo tanto permiten su uso en
mercados específicos.
- Reciclable, aunque tiende a disminuir su viscosidad con la
historia térmica.
- Aprobado para su uso en productos que deban estar en
contacto con productos alimentarios.
- Excelentes propiedades mecánicas.
- Biorientable -
- Cristalizable.
- Esterilizable por rayos gamma y óxido de etileno.
- Buena relación costo / performance.
- Se encuentra ranqueado como No.1 en reciclado.
- Liviano.
Vistas Transversales y Longitudinales,Prueba de combustión, Punto de fusión, Producción y consumo, Usos finales del Poliéster.
VISTAS TRANSVERSALES DEL POLIÉSTER
Tenemos que partir de la base,que las fibras sintéticas tienen una serie de propiedades o cualidades,todas ellas aplicadas en la creación de las mismas,a todo esto se le llaman "polímeros",que es la masa que se prepara a través de una serie de formulas,en este caso polímeros de poliéster y una vez del polímero que sea,se comienza a fabricar la fibra,la es inyectada en toberas que la salida tienen diferentes formas de sección es decir,plana, redonda,triangular,cuadrangular entre otras como se mira en las imágenes.
La mayor parte de las fibras,son de 2 caras (bilobular)matices de mate y brillante,pero también las hay de tres caras de forma triangular (triloval) y también hay de 4 caras (diabolo) en forma de cuadrado,cuantas mas caras tiene la fibra,mas brilla.
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| Fibra de poliéster vista transversal (triloval) "La luz se refleja en cada una de las caras,la luz es mas intensa" |
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| Fibra de poliéster vista transversal (triloval) |
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| Fibra de poliéster vista transversal (circular) "Como la luz golpea las fibras, se refleja lejos de nuestros ojos, lo que se traduce en una apariencia brillo medio." |
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| Fibra de poliéster vista transversal (circular) |
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| Fibra de poliéster vista transversal (triloval) |
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| Fibra de poliéster vista transversal (triloval) |
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| Fibra de poliéster vista transversal (triloval) |
VISTAS LONGITUDINALES DEL POLIÉSTER
La vista longitudinal del poliéster exhibe un diámetro uniforme , una superficie lisa y una apariencia de tipo varilla. Así como un aspecto transparente y hueco en su interior.
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| Vista longitudinal del poliéster |
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PRUEBA DE COMBUSTIÓN DEL POLIÉSTER
Para realizar la prueba, las muestras obtenidas se sujetan por un extremo y se inflaman por el otro (naturalmente, esta parte de la prueba debe realizarse suficientemente lejos de cualquier material que pudiera ser inflamable).
La llama resultante de la combustión de las muestras de celuloide presentará, en
todos los casos, las siguientes características:
- Combustión rápida y a velocidad uniforme.
- Volumen (de la llama) proporcionado a la sección de la tira inflamada. Inspección técnica de materiales en el archivo de una filmoteca Alfonso del Amo
- Forma regular, aproximadamente esférica y apuntada hacia arriba.
- Color amarillo, homogéneo en toda la superficie de la llama.
- En muchas ocasiones pueden observarse pequeñas puntitas de fuego, como chispas de bengala, saliendo de la superficie de la llama.
- Las cenizas se fragmentan y dispersan, por la temperatura a la que se produce la combustión, sin dejar restos apreciables.
- La combustión de las muestras de acetato dará muchos tipos de llama diferentes
PUNTO DE FUSIÓN DEL POLIÉSTER
PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE POLIÉSTER
Fibra de poliéster son las más utilizadas en todo el mundo sintético de fibra, con una cuota de mercado de alrededor del 72%. De hecho, no sólo es su costo de producción razonablemente bajo, pero también es utilizado con éxito en muchas aplicaciones industriales y textil, así como en la industria del automóvil.Durante muchos años, el mercado mundial de fibra de poliéster ha disfrutado de tasas sostenidas de crecimiento anual de 7.9%. Sin embargo, desde mediados de 2008, el consumo se ha reducido significativamente, principalmente como consecuencia de la recesión económica mundial.
En 2008, el consumo mundial de fibra de poliéster fue de aproximadamente 1,8% menos que en 2007. Sin embargo, en 2009, el consumo mundial se recuperó y volvió al nivel de 2007, una vez más, principalmente como resultado del crecimiento del consumo chino. En Europa, Norteamérica y Japón en 2008 y 2009, el mercado se redujo en más del 15% anual, sin embargo, durante el mismo período, el consumo en China creció a una tasa superior al 4% anual. En el resto del mundo, el consumo disminuye en su mayoría han ocurrido, aunque de grado variable de región a región.
El gráfico siguiente muestra el consumo mundial de fibras de poliéster:
China consume aproximadamente 64% de la fibra de poliéster producida en todo el mundo, principalmente para aplicaciones textiles. El país consume fibras en una cadena de industrias textiles de tejido, teñido y confección de decisiones, luego exporta grandes cantidades de productos terminados, incluyendo la ropa, cortinas y ropa de cama en todo el mundo. Además, como la eliminación de las cuotas textiles en el año 2004, las exportaciones chinas de prendas de vestir y otros productos textiles han aumentado muy rápidamente. Amenazada por este gran volumen de bajo costo tejidos que entran en sus países, muchos productores en los países económicamente más desarrollados se han visto obligados a reestructurar sus negocios.
China representa más del 66% de la producción mundial de fibras de poliéster, frente a sólo el 27% en 2000. Este aumento extraordinario ha dado lugar a excedentes en la oferta mundial de los últimos años. Durante 2008 y 2009, la producción china aumentó en un 4% anual, lo que lleva a un exceso de producto que es, probablemente, va a llenar los inventarios.
Además de China, otras economías emergentes productores de fibras de poliéster en Asia son la India, Malasia y Vietnam, mientras que la República de Corea y Taiwán han reducido significativamente su producción desde 2000, principalmente debido a la fuerte competencia de China.
Quince grandes empresas suministran el mercado mundial de fibra de poliéster en 2009, muchos de los cuales tienen la propiedad total o parcial en las plantas de todo el mundo.Estas primeras quince empresas representan el 27% de la capacidad mundial. Reliance Industries y Sinopec son los dos más grandes, lo que representa aproximadamente el 3,5% de la capacidad mundial total cada uno.
USOS FINALES DEL POLIÉSTER
a) Envase y empaque
Por su impermeabilidad a los gases, el Poliéster (PET) abarca casi el 100% del mercado de botellas retornables y no retornables para bebidas carbonatadas. Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolución de manera rápida de los envases, por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente; también se desarrollan envases muy pequeños desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros. Los tarros de boca ancha son utilizados en el envasado de conservas alimenticias.
Entre los múltiples usos dados al PET, debido a su durabilidad, estabilidad dimensional e insensibilidad a la humedad excelentes, sobresale el destino que se le ha dado en la fabricación de envases de bebidas carbonatadas y de empaques de alimentos pues, no deteriora ni causa efectos de toxicidad a estos productos.
La participación del PET dentro de este mercado es en:
- Bebidas Carbonatadas
- Agua Purificada
- Aceite
- Conservas
- Cosméticos
- Detergentes y Productos Químicos
- Productos Farmacéuticos
b) Electro-electrónico
Este segmento abarca diversos tipos de películas y aplicaciones desde las películas ultradelgadas para capacitores de un micrómetro o menos hasta de 0,5 milímetros, utilizadas para aislamiento de motores.
Debido a su alta resistencia dieléctrica y mecánica, el poliéster se utiliza como aislante de ranuras y fases en motores, condensadores, bobinas y transformadores. Así también ha servido para ser utilizado en la fabricación de conectores eléctricos de alta densidad, bloques terminales, circuitos integrados y partes electromecánicas, reemplazando de este modo a los materiales termoestables.
En la industria textil, la fibra de poliéster sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir. La ropa hecha con esta fibra es resistente a arrugarse. Estas fibras son conocidas como Dacron y Fortrel y son ampliamente usadas en bienes de consumo como ropa y telas.
También se realiza, con el poliéster, telas no tejidas.
Debido a su resistencia, el poliéster se emplea en telas tejidas y cuerdas, partes para cinturones, hilos de costura y refuerzo de llantas. Su baja elongación y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras. Su resistencia química permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales.
El poliéster tiene también una aplicación médica, debido a su fuerza es utilizado en cirugías de reconstrucción de tejidos dañados.
d) Aplicaciones en la industria mecánica
El PET se utiliza en la fabricación de repuestos que necesitan superficies duras, planas y buena estabilidad dimensional. Por ejemplo en engranajes, levas, cojinetes, pistones y en bastidores de bombas que soportan elevadas fuerzas de impacto.
Los compuestos reforzados de PET (PRFV) son usados para fabricar tapas de distribuidores y componentes de pintura exterior para automóviles.
e) Otras aplicaciones
Se utiliza para bandejas de horno convencional o microondas, pero su principal uso es en botellas. También se utiliza en monofilamentos para fabricar cerdas de escobas y cepillos.
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