210 Introducción

1.0.0- INTRODUCCIÓN

Podemos definir a un “textil” como un artículo hecho de fibras textiles, ya sean estas naturales, artificiales y/o sintéticas. De acuerdo a esta definición, los hilados, los hilos, las mechas, las cuerdas y las telas, así como todos los artículos hechos con ellos, serían entonces “artículos textiles”.

Pero, ¿qué es una fibra? Una fibra es un cuerpo sólido, de forma aproximadamente cilíndrica, relativamente flexible, macroscópicamente homogéneo, con una muy alta relación de sus dimensiones longitudinales a sus dimensiones transversales, y con una pequeña sección transversal cuyo diámetro aparente es del orden de los micrones.

Y una fibra textil, ¿qué es? Es toda fibra - como queda definida en el párrafo anterior - que además pueda ser hilable.

¿Y qué significa que pueda ser hilable? Significa: 1) que con otras fibras sea capaz de formar un conjunto en el que todas ellas se encuentren más o menos paralelizadas entre si, 2) que ese conjunto - que generalmente recibe el nombre de “mecha” o “cinta” - esté en condiciones de ser estirado, sin perder cohesión, para luego recibir torsión y de esa manera convertirse en un hilado.

Pero para ser hilables las fibras textiles deben tener - además de las características generales comunes a toda fibra (mencionadas en el segundo párrafo) - una alta resistencia a la tracción y, especialmente en el caso de las fibras discontinuas, un alto índice de fricción fibra / fibra.

En las fibras naturales, como p.ej. la lana y el algodón, la rugosidad superficial de sus cutículas externas asegura un alto índice de fricción fibra/fibra. A las fibras textiles hechas por el hombre será necesario, en cambio, conferirles de alguna manera rugosidad superficial (dándole p.ej. a las secciones transversales, en los orificios del “spinirette”, formas diferentes a la de un círculo perfecto, ver 1.2.0). La alta resistencia a la tracción de las fibras textiles, por otra parte, es el resultado de que, todas ellas, están constituidas por polímeros lineales de muy alto peso molecular (ver Sección 3.0.0, “Estructura Química”).

Entonces si la fibra no posee estas dos propiedades fundamentales: resistencia a la tracción y rugosidad superficial, no califica como fibra textil y no podrá formar parte de un hilado1_. Con fibras textiles paralelizadas entre sí tenemos “mechas” o “cintas”. Si esas mechas o cintas están constituidas por fibras discontinuas, podremos estirarlas para atenuar sus grosores o, mejor expresado, sus secciones transversales, para luego insertarles torsión. Obtendremos así hilados, de diferentes tipos, finos y gruesos, con más o menos torsión, etc., que luego debemos bobinar.

El paralelizado de las fibras, el estirado de las mechas, la inserción de torsión a las mechas y el bobinado del hilado, son entonces, las cuatro operaciones básicas de la hilatura tradicional de fibras

discontinuas (ver en 1.1.0 la diferencia entre fibras discontinuas y fibras continuas o filamentos).

Reuniendo varios hilados e insertándoles retorsión obtendremos “hilos de varios cabos”. Entrelazando hilos (mono cabos o multicabos) obtenemos “tejidos” que, de acuerdo al procedimiento de tejeduría que utilicemos, serán “tejidos planos” o “de punto”.

Entonces, con fibras textiles, hilados, hilos y tejidos se elabora toda la vasta variedad de artículos textiles. En las Tablas 2.1 y 2.2 se muestra, en forma general y resumida, la diversidad de artículos textiles que existen actualmente.

______________________________________________________________________

1_{Por ejemplo, las soluciones concentradas de azúcar pueden formar, al enfriarse, fibras continuas o filamentos que} enredadas en un palito forman una golosina infantil, el “algodón de azúcar”. Esos filamentos, aunque pegajosos entre sí, no tienen prácticamente ninguna resistencia a la tracción (ni al agua) y no son adecuados para un uso textil.

TABLA 2.1 ARTÍCULO TEXTIL

(En orden de complejidad creciente)

CARACTERÍSTICAS

FIBRAS TEXTILES Naturales, artificiales y sintéticas. Continuas y discontinuas

HILADOS De diferentes títulos, cantidad de torsiones S ó Z, regularidad, etc..

HILOS De diferentes títulos, uno o más cabos, retorsiones S ó Z, etc.

TEJIDOS Planos, de punto y “no tejidos” (guatas), teñidos, estampados, etc.

ART. CONFECCIONADO Vestimenta, artículos para el hogar, medicina, industria, etc.

TABLA 2.2

MERCADO Aprox. % TIPO DE ARTÍCULO

VESTIMENTA 47 Prendas de todo tipo, sombreros, hilo de coser, etc. HOGAR 32 Ropa de cama, cortinas, tapicería, toldos, alfombras, etc.

SALUD 4 Apósitos, vendas, prendas descartables, etc.

TRANSPORTE 4 Neumáticos, tapicería, velas marineras, lonas protectoras, etc.

CONSTRUCCIÓN 4 Techos livianos, geotextiles, etc.

INDUSTRIA 9 Telas para filtros, mangueras, cintas transportadoras, cordeles, etc.

1.1.0- Fibras textiles naturales

La tecnología textil se origina en el Neolítico, que comienza aproximadamente, y dependiendo de la región, 5000 a 10.000 años A.C. Al comienzo del Neolítico algunos grupos humanos se hacen sedentarios y aprenden a domesticar plantas y animales. De la fabricación de cordeles deriva la hilandería; de la técnica de hacer cestos o cestería deriva la tejeduría plana, y en la elaboración de redes de pesca está el germen de la tejeduría de punto (ver Capítulo I, “Origen y Evolución de

la Tecnología Textil).

Desde ese entonces el hombre utiliza fibras textiles naturales, de origen vegetal o animal, para elaborar su vestimenta y para otros diversos usos. Entre ellas se destacan cuatro de importancia fundamental: el algodón, el lino, la lana y la seda (ver Figuras 2.1 a 2.4 y Secciones 8.0.0 y

siguientes de este Capítulo). Las tres primeras son fibras llamadas “cortas” o “discontinuas”, por

comparación con la longitud de la seda (ver Tabla 2.3), que es un filamento o “fibra continua” obtenido de capullos de diferentes tipos de gusanos de seda. De las cuatro, el algodón es la de mayor consumo, mientras que las otras tres, si bien son muy apreciadas, participan en el mercado mundial en un menor volumen relativo.

FIBRAS TEXTILES NATURALES

Figura 2.1 Figura 2.2 Figura 3.3 Figura 2.4

TABLA 2.3 - DIMENSIONES DE ALGUNAS FIBRAS NATURALES

FIBRA LARGO

mm (*)

DIÁMETRO APARENTE micras (*)

LARGO / DIÁMETRO aparente TIPO DE FIBRA

SEDA 5 x 105 _{3-20 2,5 x 10}7_{– 1,6 x 10}8 _continua

LANA 25-200 15-35 1,7-7 x 103 _discontinua

ALGODÓN 25-50 12-21 1-4 x 103 _discontinua

LINO 9-70 5-35 0,25-14,0 x 103 _discontinua

(*) Valores típicos. Las dimensiones de las fibras están sujetas a variación dentro de un entorno característico para cada tipo de fibra. Comparando fibras naturales de un mismo tipo entre si, los largos y secciones no son constantes. Para una misma fibra la sección tampoco es constante, variando de extremo a extremo. Las dimensiones de las fibras hechas por el hombre tienen, en cambio, menor variación que las naturales.

1.2.0- Fibras textiles artificiales y sintéticas

Alrededor de 1860, como consecuencia de la escasez de algodón que se produce en Europa debido a la “Guerra de Secesión” americana, se aceleran los esfuerzos por desarrollar fibras artificiales a partir de un polímero natural, la celulosa obtenida de la madera, que en aquel momento era una materia prima relativamente barata y abundante. Es entonces que en los años siguientes, aparecen en el mercado las fibras artificiales conocidas como “rayón cupro”, “rayón acetato” y “rayón viscosa”.

Casi ochenta años después, a partir de 1939, comienzan a aparecer otras fibras hechas por el hombre: las fibras sintéticas, obtenidas a partir de monómeros, constituidos por moléculas relativamente sencillas en general obtenidas a partir del petróleo. Así aparecen las fibras poliamidas, las poliestéricas, las acrílicas, las olefínicas, las poliuretánicas, etc. A este conjunto de fibras artificiales y sintéticas se les llama “fibras químicas” o “hechas por el hombre”, por contraposición a las fibras naturales. (ver Capítulo I, “Origen y Evolución de la

Tecnología Textil” y las Secciones 15.0.0 a 18.0.0 de este Capítulo II). Actualmente la

producción de fibras sintéticas es mayor que las de las fibras artificiales, pero esto puede cambiar en el futuro, en función del precio y disponibilidad del petróleo.

En general, las fibras químicas se producen por: 1) extrusión del polímero en estado de masa viscosa – como resultado de la termofusión del polímero o de su disolución en solventes

apropiados - a través de los múltiples orificios de una “spinirette” y, 2) solidificando los filamentos

así obtenidos por simple enfriamiento, por cambio de solvente o evaporación del solvente (ver Figura 2.5). En general, los filamentos son sometidos a un fuerte estiramiento en frío, de 300 a 1000 veces (“cold drawing”), para obtener una buena orientación molecular y un aumento de la resistencia a la tracción del filamento. Pueden también ser sometidos a: a) un tratamiento térmico final (“termosetting”) para estabilizar tensiones, b) un “texturizado” para insertarles rizo que confiera a los filamentos voluminosidad, elasticidad y tacto parecido al de las fibras naturales y, finalmente, c) tratamientos con agentes químicos antiestáticos, suavizantes, lubricantes, etc.

La velocidad de producción de filamentos ha pasado en pocos años de 1000 m/minuto a más de 5000 m/minuto a la salida del “spinirette”. Es interesante comparar estos valores con las velocidades de entrega de la hilatura convencional con fibras cortas y cortadas en continuas de anillo (R/S), del orden de los 25 m/minuto, y aún con los de la hilatura “open end” (O/E), con velocidades de entrega del orden de los 200 m /minuto (ver Capítulo IV, “Hilatura de Fibras Discontinuas).

TABLA 2.4 - ALGUNOS ARTÍCULOS ELABORADOS CON FIBRAS QUÍMICAS

FIBRA ARTÍCULO PROPIEDADES

POLIÉSTER

pantalones, faldas, trajes resistencia al desgaste, fácil cuidado

camisas, sábanas buena “mano” y tacto

cortinas resistencia a la luz, fácil cuidado

POLIAMIDAS (“Nylon”)

alfombras durabilidad, cuerpo, fácil de estampar

medias de dama elasticidad, resistencia a la rotura

refuerzos de neumáticos tenacidad, durabilidad, adhesión equipos de lluvia durabilidad, elasticidad, lustre

VISCOSA

lencería, forros lustre, “mano”

apósitos médicos y sanitarios absorción de agua

ropa interior absorción, “confort”

refuerzos de neumáticos tenacidad, durabilidad, adhesión ACRÍLICA

tejidos de punto textura, “cuerpo”, variedad de colores,

tapicería fácil cuidado

paños textura, fácil cuidado, durabilidad

alfombras resistencia a la luz, textura, “cuerpo”

resilencia, suavidad, durabilidad POLIPROPILENO

alfombras resistencia, durabilidad, lavabilidad

cordeles resistencia, bajo peso

tapicería resistencia mecánica y a la luz

geotextiles resistencia mecánica y química

1.3.0- Formas de presentación de las fibras artificiales y sintéticas

FILAMENTO. Fibra cuya longitud se mide en decenas o cientos de metros (fibra “continua”). MULTIFILAMENTO. Hilado constituido por varios filamentos.

CABLE (ingl."tow"). Conjunto de aproximadamente 1,5 x 106 _filamentos.

FIBRA CORTADA (ingl. “staple”). Se obtienen cortando cable (“tow”) a longitudes que imitan las de las fibras naturales. El método de corte puede ser “de cable a mecha peinada” (“tow to top”) o por “estirado y rotura” (“stretch breaking”). En el primer caso se obtienen fibras cortadas y paralelizadas dispuestas en una mecha (“top”). En el segundo se obtienen las fibras a granel, por lo que deben empacarse en fardos. A la fibra cortada se les puede insertar “rizo” (“crimp”). Se utilizan solas o en mezcla con fibras naturales para producir hilados de fibras “discontinuas”.

MECHA (ingl. “top”). Conjunto de fibras “cortadas” y relativamente paralelizadas obtenidas por corte de “cable a mecha” (“tow to top”). Se pueden utilizar en la hilatura de sistema peinado para mezclar con mechas de fibras naturales.

"FLOCK". Fibras, artificiales o sintéticas, cortadas muy cortas, destinadas en general a ser pegadas en una tela soporte, para producir telas del tipo “terciopelo”.

HILADO TEXTURIZADO. Hilado de multifilamentos a los que se les insertó rizado artificial, con lo que adquieren similar extensibilidad, voluminosidad y tacto que los hilados de fibras naturales.

1.4.0- Hilados Texturizados

Debido a la variabilidad de su sección triangular y a sus muy especiales propiedades físicas, la seda - la más cara y lujosa de las fibras naturales – permite obtener hilados multifilamento que una vez tejidos dan como resultado telas de texturas sutiles, con “manos” y “caídas” especiales. Cuando a fines del siglo XIX comenzó la producción de rayón viscosa y de rayón acetato, sus hilados fueron comercializados y promovidos como “seda artificial” a pesar de que, salvo por su brillo y por ser hilados multifilamento, no se le parecen en mucho más. Con estos hilados de filamentos artificiales y sintéticos se obtienen telas densas, carentes de la textura y de la “calidez” de las telas de seda y de las telas tejidas con hilados compuestos por fibras cortas naturales. Por ejemplo, las primeras telas tejidas con hilados multifilamento de nylon eran excelentes p.ej. para confeccionar paracaídas, pero no para prendas como camisas de hombres, a pesar de que durante un tiempo se usaron mucho para ese fin.

La primer alternativa considerada fue entonces cortar estos filamentos continuos para hilarlos como fibras “cortadas”, solas o mezcladas con fibras naturales. Pero eso tenía un costo: se debían cortar los “tow”, componer mechas con esas fibras cortadas, luego estirar esas mechas, insertarles torsión y obtener así un nuevo hilado. Era, sin duda, mejor tratar de insertar rizo directamente a los hilados multifilamentos y ver si se obtenían así “manos” similares a los hilados hechos con fibras naturales.

Celanese, en el periodo 1935 a 1940, desarrolló para los hilados multifilamento de acetato un

proceso de “texturizado” que consistía en generar un rizado artificial en los filamentos por aplicación de falsa torsión y fijado térmico. Heberlein desarrolló, en el mismo período, un proceso similar para el rayón viscosa. Sin embargo estos procesos no fueron muy exitosos, pues el rizado no era estable y se perdía fácilmente. Fue recién en la década de 1950-60 que se llega al éxito comercial del texturizado con el fijado permanente de los hilados multifilamento de nylon. A pesar de su alto precio, los hilados texturizados “Helanca” de Heberlein tuvieron gran éxito comercial porque tenían una extensibilidad del 400% lo que los hacía excelentes para la producción de calcetines de hombre, trajes de baño y prenda con propiedades elásticas.

Otro desarrollo posterior fue el de texturizar hilados con rizos de gran volumen y mano suave, pero de relativa poca elasticidad, para elaborar prendas no elásticas o para prendas que, por el tipo de ligamento de la tela, ya son elásticas de por sí como los tejidos de punto. Los hilados poliéster “Crimplene” de ICI tenían estas características y fueron extraordinariamente exitosos. A partir de esos orígenes los desarrollos de nuevas tecnologías han continuado mejorando procesos y costos. Los hilados multifilamentos texturizados son hoy muy utilizados en la industria textil y existen diferentes métodos para obtenerlos. En la Figura 2.6 se esquematizan alguno de ellos.

MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE FILAMENTOS ARTIFICIALES Y SINTÉTICOS

HÚMEDO: el polímero en solución coagula y solidifica por cambio de solvente (Ej. rayon viscosa, rayon cupro, algunas acrílicas, modacrílicas y elastano)

SECO: el polímero en solución solidifica por evaporación de solvente (Ej. rayon acetato, triacetato, clorofibras, algunas acrílicas, modacrílicas y elastano)

FUSIÓN Y SOLIDIFICACIÓN: el polímero fundido solidifica por enfriamiento (Ej. poliamidas, poliéster, polietileno, polipropileno)

Figura 2.6

DISTINTAS TÉCNICAS DE TEXTURIZADO

TABLA 2.5 - CLASIFICACIÓN DE LAS PRINCIPALES FIBRAS TEXTILES

NATURALES

VEGETALES

semillas Algodón, Kapok

fruto Coco, Ananá

tallo Lino, Yute, Cáñamo, Ramio, Kenaf hoja Sisal, Manila, Henequén, Formio, Rafia, etc. ANIMALES fibras y pelos Lana, Alpaca, Mohair, Vicuña, Camello, etc.

exudado de larva Seda

MINERALES _{silicatos Amianto}

QUÍMICAS o hechas por el Hombre

ARTIFICIALES pulpa de madera Rayón Viscosa

pulpa de madera Rayón Diacetato y Triacetato

SINTÉTICAS

petróleo Poliamidas (Nylon) (Antron, Rilsan,etc.) petróleo Poliésteres (Tergal, Dacron,Terylene, etc.) petróleo Poliacrilonitrílicas (Orlon, Dralon, Teklan, etc.) petróleo Poliolefínicas (Trofil, Meraklon, etc.) petróleo Poliuretánicas (Lycra, Dorlastan, Glospan) petróleo Aramídicas (Nomex, Kevlar, Kermel, Twaron) petróleo Cloradas (Rhovil, Clevyl, etc.)

INORGÁNICAS

silicatos Lana de vidrio

metales Hilos metálicos

otros Fibras de carbono

TABLA 2.6 - MEZCLA DE FIBRAS

Aporte que cada fibra haría a las propiedades finales de una mezcla

(tomado de J.Smithes, Journal of Textile Institute, 50, pág. 598, 1959, menos la columna correspondiente al algodón agregada por nosotros)

ALGODÓN LANA PES ACRÍLICA POLIAMIDA VISCOSA ACETATO

Suavidad y “mano” 1 1 3 (

∗

∗

Voluminosidad 2 2 3 1 3 3 3

Recuperación al arrugado (65% HR) 4 1 1 2 3 3 2

Recuperación al arrugado (95% HR) 4 3 1 3 3 4 3

Estabilidad al plisado (65% HR) 3 (*) 2 1 1 2 3 3

Estabilidad al plisado en húmedo 4 (*) 4 1 1 4 4 4

Resistencia al encogido 4 4 (*) 1 1 1 4 1

Resistencia al rasgado 3 3 1 3 1 3 3

Resistencia a la abrasión 3 2 1 3 1 3 4

Resistencia a la electricidad estática 1 2 4 3 3 1 3

Resistencia a la fusión 1 1 3 2 2 1 3

1 = excelente, 2 = bueno, 3 = regular, 4 = pobre

(*)Existen tratamientos antiarrugas para el algodón y antiafieltrantes para la lana que mejoran la perfomance (∗) Para las microfibras estos valores son más altos

Figura 2.7 - PRODUCCIÓN DE FILAMENTOS Figura 2.8 - “SPINIRETTE”

Figura 2.9 Figura 2.10 MULTIFILAMENTOS TEXTURIZADOS

Figura 2.11 Figura 2.12

Figura 2.13

Según estimaciones, el consumo mundial de fibras textiles crecerá a una tasa del 2,8% hasta alcanzar 87 millones de toneladas en 2020. Se prevé un crecimiento del consumo mundial de algodón a una tasa media anual del 2% hasta alcanzar 32 millones de toneladas en 2020. De acuerdo con las previsiones, la parte correspondiente al algodón en el mercado mundial de fibras textiles tenderá a la baja hasta situarse en el 37% en 2020.

Figura 2.14 - PRODUCCIÓN MUNDIAL DE FIBRAS QUÍMICAS (Fuente.“Fiber Economics Bureau”)

Los datos de esta gráfica muestran la tendencia de crecimiento de la demanda y de la producción de poliéster en relación a las demás fibras químicas.

TABLA 2.9 - PESO ESPECÍFICO DE ALGUNAS FIBRAS TEXTILES

(para las fibras químicas los valores son aproximadamente promedios de los correspondientes a fibras de diversos orígenes comerciales) g/cm3 ACRÍLICO 1,14 - 1,18 MODACRILICA 1,25 – 1,40 ALGODÓN 1,54 ARAMÍDICA 1,38 CARBONO 1,75 CLORURO DE POLIVINILO 1,38 CLORURO DE POLIVINILIDENO 1,70 DIACETATO DE CELULOSA 1,32

ELASTANO (p.ej. LICRA) 1,10

FLUOROFIBRA 2,1 - 2,3

LANA 1,32

POLIAMIDA “(Nylon” 6 y 66) 1,14

POLIÉSTER 1,22 - 1,38

POLIETILENO baja densidad 0,92

POLIETILENO alta densidad 0,95

POLIPROPILENO 0,90 POLIURETANO 1,10 - 1,21 SEDA 1,37 VIDRIO 2,45 – 2,53 VIDRIO 2,54 VISCOSA 1,51 TRIACETATO DE CELULOSA 1,25

TABLA 2.10 -

CARACTERÍSTICAS de las FIBRAS TEXTILES

CARACTERÍSTICAS PRIMARIAS SECUNDARIAS

MORFOLÓGICAS MACROSCÓPICAS

DIÁMETRO APARENTE (“Finura”) y su CV% ÁREA TOTAL LARGO y su CV% FORMA DE LA SECCIÓN TACTO y LUSTRE RIZO RUGOSIDAD SUPERFICIAL MORFOLÓGICAS MICROSCÓPICAS

Presencia de cutículas, fibrillas, microfibrillas, etc. como ocurre en el caso del algodón , la lana y otras fibras naturales

Resistencia a la tracción, módulo de elasticidad, tenacidad, elongación a la rotura, rigidez, recuperación elástica, densidad, conductividad eléctrica y térmica, higroscopicidad, reactividad química, afinidad por los colorantes, inflamabilidad, resistencia al ataque de insectos y micro-organismos, etc.

QUÍMICO FISICAS

COMPOSICIÓN QUÍMICA GRUPOS FUNCIONALES

PESO MOLECULAR CRISTALINIDAD

BIBLIOGRAFÍA

1- “Man-made Fibres”, R.W.Moncrieff, Jhon Wiley & Sons, Inc. 1957

2- “Man-made Fibers”, H.Marks, S.M. Atlas, E.Cernia, Interscience Publ., New York, 1967

3- “Handbook of Fiber Science and Technology”, M. Lewin, E. M. Pearce. M. Dekker, Inc., N.Y 1985 4- “Introducción a los Textiles”, N. Hollen, J. Saddler, A.L. Langford. Ed. Limusa, México, 1990

5- “Man-made Fibers Encyclopedia”, J.J. Press Interscience Publishers, N.York