Se define como fibra acrílica un polímero constituido por macromoléculas lineales cuya cadena contiene un mínimo del 85% en masa de unidad estructural correspondiente al acrilonitrilo.
Desde el punto de vista de la disponibilidad de las materias primas necesarias para su fabricación, las fibras acrílicas presentan unas perspectivas muy favorables, ya que ninguna de ellas es aromática. Ello supone la ausencia de interferencia de otros sectores cuya demanda y legislación sé orienta hacia el consumo de productos aromáticos.
Las propiedades de las fibras acrílicas recomiendan su empleo como alternativa de la lana en el campo del vestido y de los textiles para interiores. Entre estas propiedades se pueden citar la alta voluminosidad con tacto cálido parecido a la lana, su excelente resiliencia, su baja densidad y su tacto agradable.
1.1. COMPOSICIÓN QUÍMICA. (COMONÓMEROS):
El contenido de unidades estructurales correspondientes al acrilonitrilo es del 89% - 94% en peso.
El contenido de unidades con grupos ácidos en los terpolímeros es de unas pocas unidades porcentuales, y a veces inferior al 1%. Entre los comonómeros de este tipo tenemos:
Acidos acrílicos
|
Acido itacónico
|
CH2 = CH
COOH
|
COOH
CH2 = C
COOH
|
Acido alilsufúrico
|
Acido estirenosulfónico.
|
CH2 = CH
CH2 - O - SO3H
|
CH2 = CH
C6H4 - SO3H
|
El contenido de unidades con grupos básicos en los terpolímeros suele ser del orden del 6%. Los comonómeros más citados son:
Vinilpiridina
|
Acrilamida
|
Etilinimina
|
CH2 = CH
C5H4N
|
CH2 = CH
CONH2
|
CH2 - CH2
NH
|
El contenido de unidades estructurales de comonómero neutro en los terpolímeros suelen ser del 5% al 8%. Como en el caso de los copolímeros, estos comonómeros son:
Acrilato de metilo
|
Metacrilato de metilo
|
Acetato de vinilo
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CH2 = CH
COO - CH3
|
CH3
CH2 = C
COO - CH3
|
CH2 = CH
OOC - CH3
|
Las fibras acrílicas contienen aditivos que se incorporan como agentes de acabado para mejorar el comportamiento de la fibra en el proceso de fabricación, en el proceso textil y durante su uso. Estos productos poseen propiedades antiestáticas y lubricantes; en algunos caso la fibra acrílica contienen también foto y termoestabilizadores.
POLIMERIZACIÓN
La Polimerización del acrilonitrilo solo o con otros monómeros comprende las tres etapas de iniciación, propagación y terminación.
La etapa de iniciación consiste en la activación de algunas moléculas de monómero por los radicales primarios separados del iniciador.
La propagación de la reacción en cadena se realiza por reacción de las moléculas activadas con sucesivas moléculas de monómero, formándose macrorradicales. A lo largo de esta etapa la actividad radical pasa sucesivamente a la unidad estructural que se acaba de incorporar a la cadena. Como es obvio, para obtener moléculas poliméricas son necesarias muchas propagaciones por cada molécula de monómero activada en la etapa de iniciación.
El proceso de crecimiento de los macrorradicales se detiene o termina por reacción entre ellos o con alguna sustancia presente en el sistema (terminación por acoplamiento mutuo, desproporción o transferencia de cadena)
I ! 2 R´
Iniciación R´ + M ! R - M´
Propagación R - M´ + M ! R - M- M´ M!
R - (M)X-1 - M´
Terminación R - (M)X-1 - M´ + M´ - (M)Y-1 - R
R - (M)X-1 - R
! ø
R - MX + R - MY
R - (M)X-1 - M´ + AB !
! R- MX - A + B´
2.1. PREPARACIÓN DEL POLÍMERO
La mayor parte de los polímeros del acrilonitrilo se obtienen por procesos continuos tanto en suspensión acuosa como en solución.
En la polimerización en suspensión los monómeros se dispersan mediante agitación en una solución acuosa del catalizador. La suspensión que contiene el monómero y el catalizador se mantiene a la temperatura de polimerización (3O - 700C) para formar el polímero, el cual es insoluble en el medio acuoso en el que se desarrolla la reacción. Se separa el polímero por filtración y se somete a un lavado para eliminar las impurezas.
Los polímeros del acrilonitrilo obtenidos por polimerización radical son generalmente atácticos y parece ser que los intentos para aumentar la estereoregularidad no ha conducido ha resultados satisfactorios. Por otra parte, se ha indicado que el carácter atáctico de estos polímeros puede favorecer o permite el fijado de las fibras acrílicas en un estado metalstable.
HILATURA
3.1. PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE HILATURA
La transformación de los homopolímeros o copolímeros del acrilonitrilo en fibras obliga a disolverlos y a extruir la disolución resultante en una atmósfera de aire o en un baño de coagulación. En cualquier caso es imprescindible recuperar el disolvente y reutilizarlo para que el proceso sea económicamente viable.
La dimetilformamida es el disolvente más utilizado en los procesos de hilatura de las fibras acrílicas. Otros disolventes orgánicos son la dimetilacetamida, el dimetilsulfóxido y el carbono de etileno. Entre las inorgánicas tenemos tiocianatos de sodio y calcio, cloruro de cinc y ácidos inorgánicos.
Para disolver el polímero en un disolvente orgánico se recomienda añadirlo en un estado finamente dividido al disolvente enfriado. A continuación, se somete la mezcla fría a una fuerte agitación para formar una suspensión uniforme, la cual se calienta después a 1500C y se convierte en poco tiempo en una Solución incolora apta para la hilatura.
La disolución del polímero en un disolvente inorgánico se efectúa en dos etapas. En la primera se dispersa el polvo de polímero mojado, que contiene del orden del 30 % de agua, en una solución acuosa de la sal de concentración inferior a la necesaria para disolver el polímero (40 % a 250C). A continuación se añade a la disolución una cantidad adicional de sal que eleve la concentración a niveles suficientes para disolver el polímero.
Después de preparada, la solución de hilatura pasa al filtro prensa y, tanto en la hilatura en seco como en la hilatura en húmedo, es bombeada con una presión de l0 - 12 bar a las cabezas de hilatura individuales, dosificada con presión a las bombas de hilatura, filtrada de nuevo y extruida a través de las hileras.
3.2. HILATURA EN SECO
En la hilatura en seco los bloques de hilatura con las correspondientes bombas medidoras, equipo de f filtración e hileras están situados en la cumbre o nivel superior de la cámara de hilatura. Inmediatamente debajo de cada hilera, una corriente de aire procedente de un jet circular incide sobre los filamentos en fase de formación. En el interior de los tubos o cámaras de hilatura, cuya longitud es unos 6 m, la mayor proporción de disolvente es evaporado y arrastrado por la corriente de aire caliente. En las proximidades de la base de la célula se recoge el aire saturado con vapor disolvente y se envía al equipo de condensación. El haz de filamentos es recogido en la base del tubo mediante una guía-hilos de cerámica.
Sobre este incide agua fría que al entrar en contacto con el cable de hilatura lo enfría y detiene la evaporación. Con este tratamiento acuoso se inicia también la eliminación del disolvente residual de los filamentos casi solidificados y las aguas de lavado se envían a la planta de recuperación del disolvente.
Después de abandonar la célula de hilatura se aplica un acabado a base de una emulsi6n de ensimaje antes de que el haz de filamentos sea recogido por guías conducidas y enviado a un bote alimentador.
A causa de las altas temperaturas necesarias (230-2600C); para la evaporación del disolvente y la formación del filamento, la hilatura en seco obliga a adoptar precauciones especiales contra la explosión y penetración de vapores tóxicos en las áreas de trabajo.
3.3. HILATURA EN HÚMEDO
Los equipos de hilatura tipo balsa o piscina son actualmente los casi exclusivamente utilizados en la hilatura en húmedo. La solución de hilatura procedente de las bombas de hilatura y filtros individuales es extruida a través de las hileras, las cuales están distribuidas y sumergidas en el baño de coagulación por debajo del nivel del líquido. La solución de hilatura contiene del 10 al 30 % de polímero y el baño de coagulación consiste en una disolución del disolvente de hilatura y su temperatura depende de la naturaleza o tipo de disolvente y oscila entre -5 y 450C.
A la salida del baño, los cables pasan por una serie de guías comunes después de ser acompañados por los rodillos guía medio sumergidos.
Las variables más importantes de un proceso de hilatura en húmedo corresponden al disolvente y coagulante elegidos, y a las condiciones en que tiene lugar la coagulación. Para facilitar la recuperación del disolvente, el baño de coagulación suele consistir en una soluci6n acuosa del mismo disolvente empleado para preparar él dope.
Entre los productos utilizados se pueden citar los siguientes: agua, alcoholes, soluciones acuosas salinas, kerosene, xilenos y qlico1es.
La temperatura del baño de coagulación influye mucho en la calidad del producto obtenido. A este respecto, se ha observado que cuando la temperatura del baño se mantiene entre -15 y + 10 0C la extrusión del dope en una solución acuosa de tiocianato conduce a geles claros y tenaces, y que, después de convertidos en filamento, pueden ser estirados para aumentar la resistencia a la tracción y el trabajo de rotura del filamento. Cuando la temperatura es superior a + 1O oC, los geles precipitados son opacos, poco tenaces y no se prestan a una posterior orientación.
Una alta densidad inicial de la fibra y una estructura interna más homogénea permiten:
Obtener resistencias más altas con menores estirajes.
Mayores alargamiento para un nivel de estiraje determinado.
Valores más altos de la resistencia y del módulo máximo para altas razones de estiraje.
Mejora del comportamiento a la fatiga y a la abrasión.
El no cumplimiento de las condiciones óptimas de la coagulación puede ocasionar problemas y conducir a fibras con un aspecto áspero y poroso, a veces, de color blanco lechoso. El motivo puede ser una velocidad de coagulación demasiado alta o demasiado baja, ya que en ambos casos se dificulta la formación de una adecuada estructura de la fibra.
3.4. TRATAMIENTOS POSTERIORES
La materia que resulta tanto de la hilatura en seco con hilatura en húmedo contiene cierta cantidad de disolvente (~l0%) que debe eliminarse en la operación de lavado antes de proceder al estiraje.
La eliminación del disolvente residual se inicia en la etapa de preestiraje que tiene como misión comunicar a los filamentos una consistencia que permita el lavado en buenas condiciones. La temperatura del baño depende del disolvente.
La operación de estiraje se aplica tanto en la hilatura en húmedo como en la hilatura en seco y tiene siempre por objeto orientar las cadenas macromoleculares en la dirección del eje de la fibra. El estiraje del cable debe realizarse cuidadosamente para evitar roturas, por esta razón se aplica en varias etapas y en húmedo. El valor aplicado en cada caso depende de la composición química, de las etapas previas del proceso y de las propiedades finales deseadas para la fibra. El estiraje final se puede aplicar a temperaturas altas con vapor, agua a ebullición o con calor seco.
A la etapa de estiraje le sigue el secado en condiciones tales que tiene lugar la desaparición, por colapsamiento, de los huecos o cavidades que resultan de la eliminación del agua que en la operación de lavado pasa a sustituir al disolvente. De este modo se puede preparar un filamento uniforme. Esta etapa se puede realizar, en condiciones controladas de tensión, en calandras calentadas con vapor cuya temperatura superficial oscila entre 130 y 160oC. Este método de calentamiento por contacto directo es el más económico y produce adicionalmente un planchado que aumenta el brillo y lustre de la fibra. Para obtener fibras con aspecto mate se han diseñado secadores tipo tambor que actúan por succión.
Otra etapa fundamental consiste en un fijado con vapor para conseguir un grado de relajación que permita minimizar el encogimiento de la fibra.
El proceso de fabricación comprende también las etapas de rizado, acabado, cortado, apertura y embalado. La localización y el número de estas etapas en el proceso dependen del uso final, de la forma de presentación de la materia textil y de la productora.
La voluminización o rizado se realiza en rizadores mecánicos del tipo de cámara de embutición o empaquetado (stuffinq-box). La mayor parte de productores de fibras acrílicas prefieren continuar rizando los cables en cámaras rizadoras separadas.
En el ensimaje se adicionan a la fibra, por inmersión o por pulverización, productos lubricantes y antiestáticos para facilitar las operaciones posteriores.
ESTRUCTURA Y MORFOLOGIA
4.1. ESTRUCTURA
La estructura de los polímeros de acrilonitrilo ha sido objeto de muchos estudios y decisiones, sobre todo en lo referente al tipo y grado de orden de los polímeros y fibras resultantes.
La gran insolubilidad de poliacrilonitrilo y su resistencia al hinchameiento en disolventes orgánicos fueron atribuidos a la existencia de puentes de hidrogeno y al alto grado de cristalinidad del homopolímero.
Actualmente, se considera que el poliacrilonitrilo es un polímero altamente ordenado con apreciables fuerzas electrostáticas entre los dipolos de los grupos nitrilo vecinos de la misma molécula. También se estima que esta interacción intramolecular de naturaleza repulsiva y que dificulta la rotación de los enlaces, lo que supone un aumento de la rigidez de la molécula polimérica. Por esta razón, la fusión o la disolución no ocasionan variaciones importantes en la entropía, lo que explica el alto punto de fusión del poliacrilonitrilo y su insolubilidad en los disolventes corrientes.
Por otra parte, los polímeros como las fibras presentan un tipo de ordenación cristalina que se extiende lateralmente de una cadena molecular a otra, pero con poco o ningún orden a lo largo del eje de la cadena.
4.2. TEMPERATURA DE TRANSICION VITREA
Las dificultades para teñir los homopolímeros de acrilonitrilo obligaron a abandonar su empleo como materia prima para la fabricación de fibras. Estas dificultades se han relacionado con las altas temperaturas de transición vítrea, del orden de 105°C, por debajo de la cual la estructura de la fibra no presenta la suficiente apertura y movilidad para permitir la difusión de los colorantes.
La copolimeración del acrilonitrilo con monómeros adecuados rebaja la temperatura de transición vítrea. La composición cualitativa y cuantitativa del copolímero se elige dé modo que pase a valores de 90 - 95°C en aire y de 55 - 60°C en medio acuoso, para que se pueda teñir con colorantes dispersos y básicos a temperaturas próximas a la de ebullición del agua en un equipo convencional.
Conviene tener en cuenta que, al alcanzar la temperatura de transición vítrea, las propiedades de las fibras acrílicas experimentan cambios más bruscos que las poliamidas y los poliésteres. Se debe a que el cambio de propiedades es tanto mas acusado cuanto menos ordenada es la estructura de la fibra, ya que el aumento de movilidad que por encima de la tangente se produce en las regiones masa desordenadas pueden repercutir en la estabilidad de las regiones vecinas más ordenadas. Como ejemplos de los comportamientos de las fibras acrílicas se pueden citar:
La disminución del modulo inicial que en medio acuoso se producen a uno 50 - 55°C, de modo que las fibras se deforma considerablemente cuando se la someten a pequeños esfuerzo de tracción a las temperaturas de tintura o acabado (hidrotermoplasticidad).
La gran influencia que en la absorción de colorantes provoca deferencia de temperatura de 1 - 2°C.
La temperatura de lavados es casi siempre inferior a la de transición vítrea, la estructura polimérica en estas condiciones no permite que los colorantes se pueden difundir fácilmente hacia el exterior. Esta propiedad se debe en buena medida La excelente solidez al lavado de las tinturas de las fibras acrílicas y idoneidad de estas para fabricar prendas que deben ser frecuentemente lavadas.
La influencia de diversos disolventes y agentes plastificantes sobre la temperatura de transición vítrea de filamentos de Acrilan. Para ello se mide las variaciones de longitud que se presentan al someterlos a temperaturas comprendidas entre 20 y 95°C en una columna de vidrio de doble pared que contiene la solución correspondiente.
En la tabla puede observarse la acción plastificante de diversos medios líquidos sobre la estructura de la fibra.
Temperatura de transición vítrea del Acrilan en diversos medios
|
Medio
|
Tg °C
|
Medio
|
Tg °C
|
Aire
|
92
|
Fenol (30 g/l)
|
25
|
Agua
|
57
|
Alcohol Bencílico
|
58.5
|
Dimetilfomamida (10 g/l)
|
53
|
n-propanol
|
91
|
Fenol (10 g/l)
|
46
|
n-butanol
|
91
|
Fenol (20 g/l)
|
35
|
Percloroetileno
|
90
|
Variando el sustrato y permaneciendo constante el medio 1iquido en el que se miden las variaciones de longitud, puede conocerse la diferente respuesta de las diferentes fibras acrílicas del mercado a los tratamientos hidrotérmicos, lo que puede ayudar a explicar diferencias en diversos aspectos de su comportamiento.
4.3. ESTADO METASTABLE
La estructura de las fibras acrílicas permite que puedan almacenar y retener indefinidamente a temperatura ambiente un encogimiento latente o potencial. Esta característica ha sido aprovechada con gran eficiencia en el proceso de preparación de hilos de alta voluminosidad.
Las fibras acrílicas se comportan como si su estructura correspondiese a una mezcla de regiones razonablemente bien ordenadas y de regiones amorfas menos ordenadas. La orientación o el termofijado de las fibras acrílicas no producen un gran aumento de la ordenación (o cristalinidad). Por esta razón, las fibras acrílicas son más difíciles de termofijar.
Las fibras acrílicas se comportan de un modo muy similar, con la ventaja de que la mayor perfección de sus zonas ordenadas permite aprovechar esta propiedad en el proceso de preparación de hilos de alta voluminosidad, ya que la fibra no tiende a encogerse más allá de lo preestablecido por el productor de la fibra antes de desarrollar la voluminosidad.
Conviene indicar que la capacidad o memoria de encogimiento puede perderse cuando un estiraje excesivo a temperaturas demasiado altas, o un tratamiento térmico o templado a longitud constante, producen un flujo plástico excesivo. Precisamente, éstas son las condiciones adecuadas en la práctica industrial para obtener fibras de altos módulos (alta resistencia, menor elongación). Sin embargo, la repercusión más importante en la industria consiste en que las irregularidades de la estructura molecular debidas variaciones del estiraje y de la temperatura conducen a diferencias en la velocidad de tintura y en el nivel de absorción de colorante.
4.4. HUECOS O CAVIDADES
Otros aspectos de la estructura de las fibras acrílica son los que se refieren a su porosidad y a la existencia de huecos o cavidades en la masa de la fibra. Estos huecos controlan la velocidad de difusión de los colorantes y en muchas fibras el agotamiento en el equilibrio. Su número y tamaño dependen del método de hilatura. En términos generales puede decirse que la hilatura en seco produce menos huecos que la hilatura en húmedo, y la hilatura en baños acuosos más que cuando se emplean disolventes orgánicos.
La temperatura de tratamiento de la fibra, tanto en estado seco como en estado húmedo, durante el proceso de hilatura influye considerablemente en su microestructura. La etapa de relajación parece ser que es la de mayor importancia por su gran incidencia en un buen número de propiedades de la fibra.
4.5. POROSIDAD
La porosidad de las fibras acrílicas experimenta cambios en las etapas del proceso de transformación en las que intervienen la tensión y los tratamientos térmicos.
Antes de ser sometidos a la operación de rotura por desgarro (craqueado), los filamentos presentan una porosidad periférica de orientación preferentemente radial. Después de esta operación, La fibra fijada en un estado metalstable, presenta fisuras radiales además de una corona periférica muy fina. Finalmente, en el tratamiento de fijado desaparecen estas fisuras y se mantiene una delgada capa periférica con porosidad de orientación tangencial. A través de estas variaciones es posible estudiar el comportamiento de un hilo HB, de distinguir las fibras metastables de las estables y de seguir la calidad del tratamiento de fijado.
Las fibras acrílicas que ocasionan los tratamientos con calor seco son creadores de orden y que los que tienen lugar en medio húmedo producen desorden.
En los tratamientos en seco se presentan:
Dos temperaturas características (100 y 1400C) que conducen a un mismo tipo de estructura compacta sin que se produzcan cambios en la naturaleza de la porosidad de la fibra.
Un intervalo de temperaturas en el que los tratamientos son bastante heterogéneos.
Una zona de temperaturas por encima de 140 0C en la que los tratamientos conducen a estructuras hinchadas pero compactas.
En los tratamientos hidrotérmicos se observa:
Una ligera variaci6n de la estructura en las muestras tratadas a 1000C.
Al aumentar la temperatura hasta 1400C se produce un cierre progresivo de la porosidad de las fibras.
Al pasar la temperatura de 140 a 1500C se presentan variaciones importantes de la morfología, desapareciendo la porosidad inicial y apareciendo una piel microporosa.
Las fibras acrílicas a la acción de los tratamientos térmicos parecen independientes de la composición y de la estructura inicial, conviene destacar que tratamientos térmicos tan intensos como los indicados no fijan definitivamente las fibras en un estado morfológico determinado. Concretamente se sabe, a través de numerosos ensayos, que fibras pretratadas térmicamente a una temperatura t1 en presencia de vapor de agua, pueden evolucionar de un modo significativo en un segundo choque térmico efectuado en atmósfera seca a una temperatura notablemente inferior (1500C vapor de agua 1300C seco).
Esta es la razón por la que los hilos de multifilamento acrílico deben teñirse antes de proceder a su texturación, ya que de lo contrario en el baño de tintura desaparecerían los efectos de la texturación.
4.6. VARIACION DE LA ESTRUCTURA EN EL PROCESO DE TINTURA
Los tratamientos convencionales de tintura aplicados a fibras acrílicas comerciales no modifican significativamente la estructura porosa del sustrato. Las modificaciones que eventualmente se puedan producir a lo largo de la tintura son totalmente reversibles y que, después de lavada y secada, la muestra teñida posee una forma estructural muy próxima a la del estado inicia1.
En otro sentido debe indicarse que, ocasionalmente, la operación de tintura produce un agrietamiento en las fibras acrílicas cuando el artículo se enfría demasiado rápidamente. Por su parte, la tintura de las fibras modacrílicas produce una pérdida de brillo, pero éste puede ser recuperado calentando el artículo en aire o en vapor a 110 - 1300C o hirviendo en soluciones salinas concentradas. Este deslustrado corresponde a un efecto óptico motivado principalmente por una inversión parcial del proceso de colapsamiento de la fibra. Durante la tintura se producen escisiones que disminuyen la compacidad de la estructura fibrilar, de modo que aparecen fisuras que difunden la luz.
E1 proceso se invierte de nuevo secando la fibra por encima de la temperatura de transición vítrea. Es probable que la principal causa de la separación fibrilar sea la diferencia de presión osmótica entre el interior de la fibra y el baño de tintura. Esta diferencia sería también la causa del posterior compactado o reagrupamiento y recuperación del brillo que ocurre al calentar la fibra en soluciones salinas concentradas.
PROPIEDADES
5.1. PROPIEDADES GENERALES
Dentro de la familia de las fibras acrílicas se presentan ciertas variaciones en las propiedades físicas y químicas. Estas diferencias pueden ser impuestas por las necesidades de unas aplicaciones especificas o debidas a diferencias en el proceso de fabricación de las diferentes productoras (sistemas de hilaturas) y a diferencias menores en su composición química. Por otra parte, las diferencias no son tan importantes como en otras fibras (poliester, rayón) y ello permite establecer un intervalo de valores, mas o menos estrecho, en el que quedan incluidos todos los valores que para cualquier propiedad puede presentar cualquier fibra acrílica.
Se fabricaron fibras acrílicas de gran resistencia a la tracción (5,5 - 6,6 g/dtex), pero su comportamiento era muy deficiente por la facilidad con que fibrilaban, y por que la fibrilación ocasionaba un cambio de matiz en las zonas abradidas. Estos defectos se eliminaron disminuyendo la resistencia de los productos comerciales (vaporizado) y modificando ligeramente la estructura por copolimerización. La disminución de la tenacidad que se derivo de la incorporación de un segundo componente de la cadena polimérica no ocasiono ningún problema serio. La tenacidad de las fibras acrílicas cumple satisfactoriamente con las necesidades o exigencias que imponen sus campos de aplicación. A este respecto, pronto se hizo evidente que su penetración en el mercado textil debía ser consecuencia mas de su tacto agradable, resistencia, fácil cuidado y otras propiedades, que de su alta tenacidad.
PROPIEDADES FISICAS DE LAS FIBRAS ACRILICAS
Propiedades
|
Fibra de 3.3 dtex
|
Propiedades
|
Fibra de 3.3 dtex
|
Tenacidad (g/dtex)
|
|
Tenacidad al lazo
|
1.13 -2.61
|
- Seco
|
2.6 - 4.1
|
Alargamiento lazo
|
2.4 - 34.5
|
- Húmedo
|
2.0 -3.8
|
Recuperación después de una extensión del 15%
|
|
Alargamiento a la rotura (%)
|
|
Inmediata
|
|
- Seco
|
26 - 44
|
- Seco
|
12.1 - 17.1
|
- Húmedo
|
29 - 61
|
- Húmedo
|
12.2 - 14.2
|
Fluencia (g/dtex)
|
|
Diferida
|
|
- Seco
|
1.15 - 1.30
|
- Seco
|
38.5 - 50.5
|
- Húmedo
|
1.03 - 1.20
|
- Húmedo
|
38.9 - 47.6
|
Módulo inicial (g/dtex)
|
|
Deformación permanente
|
|
- Seco
|
46 - 58
|
- Seco
|
33.8 - 49.4
|
- Húmedo
|
38 - 58
|
- Húmedo
|
39.1 - 47.9
|
Forma de la sección transversal
|
Entre redonda y aplastada
|
Absorción de agua a 21 °C y 95% h.r.
|
2.6 - 5.0
|
Tasa legal de húmedad
|
1.1 - 2.5
|
Temperatura de adherencia (°C)
|
235 - 254
|
Peso especifico
|
1.16 - 1.18
|
----------------------
|
-------------
|
5.2. SECCION TRANSVERSAL
La forma de la sección transversal de las fibras acrílicas depende fundamentalmente del proceso de hilatura utilizando en la transformación del polímero en fibra. La hilatura en húmedo conduce generalmente a fibra de sección transversal redonda o arriñonada. Las fibras hiladas en seco suelen poseer secciones con forma aplastada - bilobulada. En el mercado existen también como variantes del tipo convencional de una productora concreta (forma de V, Y, T, multiglobal o dentellada).
El conocimiento de la forma de la sección transversal constituye una ayuda valiosa para la identificación del origen de una fibra acrílica concreta.
CLASIFICACION DE LAS FIBRAS ACRILICAS EN FUNCION DE LA FORMA DE SU SECCION TRANSVERSAL
Sección transversal circular o aproximadamente circular
|
Sección transversal reniforme
|
Sección transversal con forma alargada- bilobulada
|
Sección transversal especial
|
Zefran
|
Dralon T 100
|
Dolan 20 - 25
|
Orlon 81
(multilobal)
|
Dralon C
|
Crylor 50-410
|
Dolan 27 - 80
|
Crylor 20
(multilobal)
|
Creslan
|
Acribel
|
Dralon A
|
Acrilan 94
(multilobal)
|
Crislenka
|
Acrilan
16, 37, 39, 57
|
Dralon X
|
Cashmiton FW/BR
|
Courtelle
|
Dolan 88
|
Lenzing
|
Bayer ATF 1011
|
Perwlon
|
Leacril
|
Redon
|
Cashmiton GW
|
Dolan 26 - 86
|
Vonnel
| | |
Euroacril
|
Toraylon
| | |
Acrilan 88
|
Panacril
| | |
|
Dolan 81
| | |
|
Velicren
| | |
Algunas diferencias sustanciales en el comportamiento, en las propiedades y en la estética de las fibras acrílicas pueden atribuirse a diferencias en la forma de la sección transversal.
La resistencia a la flexión que ofrece una sección transversal aplastada es inferior a la que presenta una fibra con sección transversal redonda. Smith ha indicado que la rigidez a la flexión de una fibra de sección transversal aplastada con una razón 3/1 entre sus ejes principales es aproximadamente tres veces menor que la de una fibra redonda de igual orientación. Muchas fibras hiladas en seco poseen una razón del orden de 3/1.
Como quiera que la rigidez a la flexión esta directamente relacionada con el modulo y este con la orientación de la fibra, se pueden diseñar o predeterminar variaciones de la orientación de la fibra de modo que se compensen o se hagan mas acusados los efectos de la forma de la sección transversal en la rigidez a la flexión.
Las diferencias en la rigidez a la flexión se traducen en diferencias de aspecto (estéticas) o de comportamiento en las fibras comercializadas, condicionando su uso final más adecuado. Concretamente, la sección transversal circular o con forma de riñón es particularmente ventajosa en las fibras destinadas a la fabricación de alfombras, ya que la alta rigidez a la flexión contribuye favorablemente a la resiliencia (elasticidad de volumen) y al mullido de estos artículos. Por su parte, una sección transversal aplastada - bilobulada tiende a aumentar la suavidad al tacto y favorece la reflexión de brillo singulares especialmente adecuados en algunos tipos de tejidos.
5.3. PROPIEDADES MECANICAS
En términos generales puede decirse que las tenacidades de las fibras acrílicas, se sitúan entre las de la viscosa standard y las del nylon, siendo superiores a las de la lana, similares a las del algodón e inferiores a las del poliéster. Las mayores tenacidades corresponden a los sustratos que se presentan en forma de filamento continuo.
La tenacidad de las fibras acrílicas es muy variable a causa de las diferencias en el tipo y proporción de modificante (comonómero), en el estiraje impartido y en otras variables del proceso de fabricación. La tenacidad de estas fibras suele oscilar entre 2,8 y 5,5 g/dtex. La del filamento continuo suele oscilar entre 3,9 - 5,5 y la de la fibra cortada entre 2,8 y 3,9. Sin embargo, la bibliografía cita valores de hasta 7,7 g/dtex para el filamento y de 1,9 para la floca.
Las fibras acrílicas poseen también un intervalo de alargamiento a la rotura que las hacen adecuadas para las aplicaciones textiles. Los valores individuales correspondientes a cada fibra comprendidos entre 11 y el 42 %, de modo que los valores más bajos corresponden a las tenacidades más altas.
La resistencia al lazo es del 65 al 75 % del valor de la tenacidad. Estos valores solo son orientados pues dependen mucho de las condiciones del proceso de fabricación, sobre todo del estiraje y de las condiciones en que se realiza la etapa de relajación.
Las fibras acrílicas presentan una buena resistencia a la deformación según se deduce de su alto modulo inicial, el cual esta comprendido entre 45 y 55 % g/dtex. En las fibras de tenacidad de 2,8 - 3,9 y de unos 90 g/dtex en las fibras de tenacidad próxima a 5,5 g/dtex.
La rigidez media de la fibra oscila entre 8 y 11 g/dtex para la floca y entre 18 y 45 g/dtex para el filamento continuo.
En cuanto al trabajo de rotura medio se puede decir que solo el poliester aventaja a las fibras acrílicas, así como que oscila entre 0,40 y 0,70 para la floca y entre 0,22 y 0,49 para el filamento continuo.
El esfuerzo de fluencia de las fibras acrílicas tanto en húmedo como en seco les permite soportar sin deformación las fuerzas a las que están sometidas en los procesos de transformación de hilos y tejidos. La disminución del esfuerzo de fluencia por acción del calor seco es mayor que en el poliester y menor que en el nylon 6. Cuando se calienta con vapor, la bibliografía indica que la menor disminución corresponde a las fibras acrílicas y que el poliéster ocupa una posición intermedia entre estas y el nylon 6.
Finalmente se puede señalar que las propiedades de tracción de las fibras acrílicas (tenacidad, esfuerzo de fluencia, modulo inicial, alargamiento a la rotura y trabajo de rotura) se conservan bien en condiciones húmedas a temperaturas ambientes.
Según indica Fourne, el cociente de elasticidad de las fibras acrílicas es apreciablemente superior que el de las otras fibras sintéticas. Sin embargo, su recuperación elástica, aunque buena, es inferior a la de las fibras de poliester, nylon y lana. En términos generales puede decirse que las características de recuperación son excelentes para alargamiento mínimos y poco prolongados, pero no es satisfactorio cuando los alargamientos son altos, ya que estos se sitúan en el tramo de la curva carga/alargamiento que sigue al punto de fluencia. Para una extensión del 10 % la recuperación es del 50 - 60 %.
