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CFP TEXTIL TECNICO INDUSTRIAL QUIMICA TEXTIL

FIBRAS TEXTILES

DEFINICIÓN DE FIBRA TEXTIL Elemento o material, natural o manufacturado, que constituye el elemento de base para la fabricación de hilos, telas y de otras construcciones textiles, es decir es todo material fibroso, grueso o delgado, susceptible de convertirse en hilos y posteriormente en tejidos. Una fibra textil se caracteriza por tener por lo menos una longitud igual a 100 veces su diámetro. La materia prima que se emplea en la industria textil, sea cual fuere su origen, debe reunir las siguientes condiciones básicas:  Flexibilidad  Elasticidad  Resistencia Toda fibra que no reuna estas condiciones será incapaz de dar hilados con las características técnicas que se requieren para obtener tejidos de buena calidad.

ESTRUCTURA La estructura de las fibras es una cuestión de importancia primaria en cualquier teoría de la tintura, se sabe que todas las fibras textiles están formadas por largas cadenas moleculares. Las fibras textiles están formadas por una sustancia amorfa que contiene ciertas regiones cristalinas denominadas miscelas. En estas miscelas las grandes cadenas moleculares están dispuestas paralelamente unas a otras y se mantenien unidas por la acción de fuerzas cristalinas y en el caso de la lana, mediante uniones transversales perfectamente definidas. Los bordes de las miscelas no aparecen bien definidos, pues se mezclan gradualmente con la sustancia amorfa, la cual no es mas que una sustancia de la misma constitución química que las miscelas, pero sin orientación determinada. Estos eslabones mantienen juntas a las miscelas formando la fibra. Las fibras se consideran uno de los factores más importantes en el proceso de tintura, pues ni siquiera dentro de un mismo grupo hay dos fibras iguales, su apariencia y sus propiedades físicas, así como su comportamiento en la tintura ofrecen una infinita variedad de posibilidades. El grado de hinchamiento exhibido por una fibra cuando está sumergido en agua; refleja su composición química y su comportamiento durante el teñido. A menudo su grado de hinchamiento en agua y su absorción de humedad están íntimamente ligados a la habilidad del teñido. Por ejemplo la penetración de iones de colorantes solubles a través de las regiones accesibles de la fibra dependen de manera considerable de la absorción de agua que los transporta. La proporción de material cristalino con relación al amorfo posee marcada influencia sobre las propiedades de la fibra.


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En las fibras naturales esta relación es característica, mientras que en las fibras sintéticas puede ser controlada por las condiciones de fabricación, tales como velocidad de enfriamiento y grado de estiramiento del polímero. La figura siguiente nos muestra los estados por las cuales un polímero puede pasar durante su fabricación. En la figura I las cadenas están en completo desorden en la dirección lateral y transversal a su eje. En la figura II se muestran ambos estados cristalinos desordenados y configuración amorfa. Finalmente en la figura III se muestra la orientación de las regiones cristalizadas orientadas a lo largo del eje de la fibra acompañada por unas cuantas regiones amorfas.

Fig I Cadena en desorden completo

Fig II cadena con cristales ordenados y regiones amorfas

Fig III cadena con cristales ordenados en la dirección del eje de la fibra

A medida que la temperatura del medio en que se encuentra la fibra es aumentada, el movimiento de los segmentos de cadena en la parte amorfa también aumenta produciéndose espacios de mayor volumen libre y más accesible a la difusión del colorante. Ambos factores, orientación y cristalización afectan la cinética y el equilibrio de la absorción de solvente y colorantes de una fibra. La orientación de las fibras sintéticas, pueden ser controladas durante su fabricación, ya sea en la etapa de extrusión o más en la etapa de estirado. La penetración se debe a través de las regiones amorfas donde las cadenas moleculares han sido fácilmente separadas por el solvente. La excesiva proporción de regiones cristalinas dificulta el acceso del colorante. Es por esto que las fibras sintéticas que son estiradas y termofijadas aumentan su grado de cristalización y presentan variaciones en la habilidad del teñido comparadas con la misma fibra sin termofijar.


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Por ejemplo la velocidad del teñido para un colorante disperso es menor en la fibra altamente poliestérica que en la amorfa y accesible acetato de celulosa. La difusión del colorante está en función de la facilidad de penetración a través de la parte amorfa de la fibra. Las interacciones que puede ocurrir dependen de la naturaleza química de la fibra por lo que la capacidad de absorber agua e hinchar, es mayor para las fibras que contienen átomos o grupos capaces de formar puentes de hidrógeno. Por lo general fibras hidrofílicas que se hinchan apreciablemente en agua son teñidas con colorantes iónicos solubles en agua. Al contrario, fibras hidrofílicas de mínimo hinchamiento solo son teñidas con colorantes no iónicos de escasa solubilidad en agua. En muchos casos, la absorción de agua de una fibra es una indicación más clara de la facilidad de teñido que el grado de cristalinidad.

CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS TEXTILES Las fibras textiles se clasifican en dos grandes familias: A. Naturales: son aquellas utilizadas tal como se encuentran en la naturaleza. Las fibras naturales se dividen en tres familias:  Vegetales (fibras celulósicas): algodón, lino, cáñamo, ramio, yute, abaca  Animales (fibras proteicas): lana(oveja), pelos de alpaca, vicuña, angora, cachemira, seda, mohair  Mineral (silicatos): asbesto, vidrio, amianto, metálicas. B. Químicas: son aquellas fabricadas por el hombre Regeneradas o artificiales: fabricadas artificialmente a partir de un producto natural; la celulosa  Rayón viscosa  Rayón cupro amoniacal  Acetato de celulosa Sintéticas: fabricadas por polimerización de monómeros orgánicos (derivados del petróleo)    

Poliéster Poliamida (nylon- tencel-perlón) Acrílico (dralón) Polipropileno

 Elastano (lycra)

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS FIBRAS TEXTILES Las características varían de una fibra a otra y estas características determinan la elección de los procesos y máquinas destinadas a convertirlas en hilo. FINURA Es decir, el espesor de la fibra es representada de diferentes maneras:


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a. Por el título en denier o dtex. El título en denier se expresa por el peso en gramos en una longitud de 9000 m. El título en dtex se expresa por el peso en gramos en una longitud de 10000 m b. Por el diámetro expresado en micrones; 1 micrón = 1/ 1000 mm DENSIDAD O PESO ESPECÍFICO Es la relación del peso de un cierto volumen de materia igual al mismo volumen de agua a 4ºC (gr/ cm3) TENACIDAD O RESISTENCIA A LA RUPTURA Se expresa en gr/ denier o en resistencia kilométrica (RKM), representa una longitud de fibra o hilo en el cual el peso lleva a 1 ruptura, el RKM

FIBRAS NATURALES : ALGODÓN

La fibra de algodón recubre las semillas contenidas en la cápsula (fruto) del algodonero (GOSSYPIUM). Las fibras están constituídas esencialmente por celulosa y recubiertas de una cera. La superficie externa es lisa y el color natural varía el blanco, blanco-cremoso e incluso pardo rojizo. Formación de la fibra La fibra de algodón está compuesta de una estructura unicelular durante su crecimiento. A los primeros 25 días del inicio del proceso de formación de la fibra, la fibra crece a lo largo, tomando una forma cilíndrica llena de protoplasma, formándose una primera capa cilíndrica, de donde se inicia el crecimiento a lo ancho (variación del grosor de 15 micrones a 20 micrones) Llegada la madurez el bulbo estalla y la nutrición de la fibra termina, lo cual hace que la fibra pierda su estructura cilíndrica primitiva, presentando una forma plana y con cierta torsión en forma de espiral. MORFOLOGÍA 1. Cutícula Cera no celulosa, se encuentra contra la pared primaria desde el nacimiento de la fibra. Capa delgada e hidrofóbica durante el crecimiento de la fibra. Protege al algodón contra la oxidación y los rayos UV. 2. Pared Primaria Es delgada, compuesta por materia celulosa y una pequeña cantidad de materia pectina, espesor de 0.1 a 0.2 micrones y llega a tener un diámetro de fibra de 15 a 33 micrones. Materia celulosa dispuesta bajo la forma de un fino filamento “fibrina” al exterior de la pared y se disponen de materia paralela al eje de la fibra, hacia la parte interna se orienta de manera perpendicular. Una vez formada la pared primaria, queda definido el diámetro final de la fibra. 3. Pared Secundaria Representa más del 90 del peso de la fibra, constituída de aproximadamente de más de 30 capas sucesivas (30 días para llegar a su espesor final). Están dispuestas al interior de la pared


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primaria, cada capa tiene un espesor de 0,2 a 0,3 micrones. Esta pared es importante para la resistencia a la tracción. 4. Lumen Canal contínuo que va desde la base de la fibra hasta la punta, está compuesta por protoplasma.

Algodón transgénico

Campo de algodón en el norte de Benin Algunas compañías usan la ingeniería genética para alterar la naturaleza del algodón y que resulte, por ejemplo, de distintos colores. Empresas multinacionales como Monsanto han producido semillas de las que se obtienen distintos colores, especialmente el azul índigo que se utiliza en la confección de los jeans. En la Región Autónoma de Xinjiang (China) se han desarrollado plantas que entregan fibras de colores rojo, verde, azul o negro. Otras, en cambio, utilizan la biotecnología para generar fibras mucho más largas y resistentes pero no gruesas. La empresa Natural Cotton Colors patentó, en 1990, dos variedades de algodón de colores naturales: marrón (Coyote) y verde. Pero no todas la variaciones genéticas de este cultivo apuntan a su coloración. Muchas de las modificaciones buscan hacer que la planta sea más resistente a algunos tipos de plagas, como la variedad Bt Cotton; o resistentes a los herbicidas como la variedad Roundup Ready, de Monsanto, resistente al glifosato (Roundup). A pesar de la resistencia al uso de transgénicos, ya en 1997 el 25% de las áreas sembradas con este cultivo en los Estados Unidos correspondían a variedades genéticamente modificadas. Otro de los grandes productores, la India, dio vía libre al cultivo transgénico en 2001. Varios estudios demuestran que los cultivos de algodón transgénico no tienen un rendimiento mayor que los del algodón convencional, una de las promesas de las compañías que desarrollan variedades genéticamente modificadas. Tampoco reducen la cantidad de pesticidas químicos necesarios para su cultivo, dándose casos en los que su uso se dispara, provocando otros problemas como la aparición de variedades de hierbajos e insectos resistentes a los mismos. La sociedad prehispánica mexicana de los Toltecas sabia como obtener algodón de diversos colores (azul, turquesa, verde, naranja, rojo), aún no se sabe a ciencia cierta como lo obtenían, pero se puede deber al uso de colorantes minerales con los que se regaban las plantas.


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COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA FIBRA Las fibras de algodón están constituídas por celulosa casi pura, además contienen también especialmente en su superficie, otras sustancias como grasas y ceras, que le comunican cierta impermeabilidad a la fibra, haciendo que el algodón en rama resista al mojado. La composición química del algodón, en término medio, es la siguiente: COMPONENTES Celulosa pura Agua Materias nitrogenadas Ceras y grasas Materiales minerales (cenizas)

PORCENTAJE (%) 91,2 7,6 0,6 0,4 0,2

COMPORTAMIENTO DEL ALGODÓN EN EL AGUA El agua no perjudica al algodón, ni aún la ebullición bajo la influencia del calor; por el contrario, en estado húmedo, el algodón aumenta su resistencia hasta un 20% aproximadamente. COMPORTAMIENTO DEL ALGODÓN EN EL CALOR El algodón soporta durante largo tiempo temperaturas de hasta 160ºC por encima de esta temperatura, comienza a amarillarse iniciándose su descomposición, y a los 240ºC ya se forman gases, para acabar carbonizándose. COMPORTAMIENTO DEL ALGODÓN EN LOS ÁCIDOS Los ácidos inorgánicos concentrados disuelven el algodón, sobre todo en caliente, con más rapidez. El ácido sulfúrico ( H2SO4), por ejemplo, en solución diluída al 1% momentáneamente no ataca al algodón; pero si se deja secar con residuos de ácidos, la celulosa se convierte lentamente en hidrocelulosa, con la consiguiente pérdida de su resistencia. COMPORTAMIENTO DEL ALGODÓN EN LOS ÁLCALIS En general los álcalis no atacan al algodón. Más bien con tratamientos sistemáticos se puede mejorar el aspecto de la fibra, como por ejemplo, hilos y tejidos mercerizados con hidróxido de sodio a 28ºBé – 30ºBé (NaOH). COLORANTES APTOS El algodón tiene afinidad tinto ria con varios tipos de colorantes; entre ellos citaremos los más importantes: colorantes directos, colorantes sulfurosos, colorantes reactivos, colorantes tina, etc.

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PROPIEDADES QUÍMICAS


Fibras textiles