Manual de Fibras Kar-1

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    01-Dec-2015

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MANUAL DE PRCTICAS DE FIBRAS SINTETICAS Y ESPECIALES

BIENVENIDAINSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA TEXTIL

Las autoras de este manual de fibras sintticas y especiales han diseado y elaborado para ti, que has decidido estudiar en nuestra alma mater la ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA TEXTIL dependiente del INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL, esperando que lo encuentres ameno e interesante, en cuanto a informacin se refiere, aprovechndolo para que logres tu cometido y alcances tus objetivos.Luego de conocer el manual te dars cuenta de lo grande que es el mundo de las fibras, sin embargo no hay nada ms importante para nosotros que tu aprendizaje, tomando en cuenta que la competencia puede copiar mucho de nuestros secretos, pero no puede imitar nuestro vigor, entusiasmo y ganas de salir adelante, llevando nuestro lema muy en alto LA TECNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA.

JUSTIFICACION

Las actividades prcticas de carcter docente que se llevan a cabo en los laboratorios conllevan en determinados casos un nivel de riesgo intrnseco, dependiendo del tipo de rea que se est desarrollando.El objetivo del manual es: Por una parte, facilitar al personal docente que ensea, instruye y supervisa las actividades prcticas en el laboratorio con una serie de preceptos en que basarse para alcanzar la disminucin de niveles de riesgo en las tareas que puedan ser desarrolladas, introduciendo acciones preventivas en las propias prcticas que se desarrollan.Por otra parte, facilitar la transmisin hacia el alumno en proceso de formacin, de informacin y un conjunto de conocimientos de cultura de la prevencin que pueda ser exportado hacia aquellos sectores en los que se desarrolle su actividad profesional en el futuro.

INTRODUCCION

Las fibras sintticas son aquellas fabricadas por el hombre, a travez de procesos de sntesis qumicas, obtenindose largas cadenas moleculares denominadas polmeros.Clasificacin de las fibras sintticasDependiendo de su naturaleza qumica del monmero, o producto inicial, se obtienen una diversidad de polmeros tiles para su uso textil, que se pueden clasificar en:POLMEROS POR POLI-CONDENSACINObtenidos por la unin de los monmeros con prdida de agua en la formacin del polmero. Constituyen las fibras con ms difusin dentro de las sintticas, y son:Fibras del polisterDesde la primera dcada del siglo XX, comenzaron las investigaciones para la obtencin de una fibra sinttica de polister, pero recin en 1945 se patenta la fibra de poli (etilentereftalato) (PET) y comienza diez aos ms tarde la produccin industrial a partir del etilen glicol y dimetil tereftlalano por trans- esterificacin, bajo el nombre comercial de Terylene (ICI). Aos despus se comercializa la segunda fibra comercial bajo el nombre de Dacron (DuPont). La evolucin hacia otros polmeros poli estricos ha sido lenta y con resultados acotados. As surgi la poli (1,4-cicloexadimetilenteraftalato) (Eastman, 1958) y ms recientemente poli (butilentereftalano), (PBT, 1974). Las fibras de polister se utilizan en forma de filamento continuo o cortadas. Estas ltimas se emplean mezcladas con fibras naturales (algodn, lana, lino), artificiales (rayn viscosa, acetato y triacetato) y otras fibras sintticas (acrlicas).

Fibras de poliamidaLa investigacin y desarrollo sobre la obtencin de una fibra de poliamida, se remonta a las primeras dcadas de 1900. El descubridor de la primera de ellas fue Wallace Hume Carothers en 1935, patentado en 1938 bajo el nombre comercial de Nylon (DuPont). Se obtuvo por el mtodo de condensacin del cido hexano dioico con hexametilendiamina. La cantidad de tomos de carbono en las cadenas de la amina y del cido se indican detrs de las iniciales de poliamida, en este caso es PA 6.6.Una excepcin a los polmeros e poli condensacin que conforman este grupo, la constituye otra poliamida: PA 6, que es obtenida por poli adicin, a partir de caprlactama, descubierta por Paul Schlack en 1938, comercializada recin en 1952 bajo la marca registrada Perln (Bayer).En las siguientes dcadas se desarrollaron nuevos tipos de fibras poliamidas (Nylon 6.10, Nylon 6.12, Nylon 11, Nylon 12, y copo limeros de Nylon 6 y 6.6), aportando nuevas propiedades que generaron nuevos usos en diversos mercados.POLMEROS POR POLI- ADICINObtenidos de monmeros que poseen dobles enlaces en sus molculas y cuya ruptura hace posible la unin de dichas molculas entre s. Las fibras ms importantes comercialmente son: Fibras acrlicasLas fibras acrlicas son fibras sintticas obtenidas por polimerizacin de adicin del monmero acrlico nitrilo. Este fue descubierto en 1893 en Alemania. Los trabajos de desarrollo ms importantes fueron llevados a cabo por W.H. Carothers y su equipo en la compaa DuPont.Recin en 1929 se patento este polmero y no fue hasta 1944 que DuPont anuncia el desarrollo de la fibra acrlica. Seis aos ms tarde inicia la produccin comercial con el nombre de Orln.

Al principio, las fibras elaboradas con 100% de acrilonitrilo, presentaban una estructura interna compacta, con alta orientacin estrica, que haca imposible teirla. El problema fue resuelto por la incorporacin de hasta 15% de otros monmeros, para conformar copo limeros que producen una estructura ms abierta, lo cual permite la tintura en forma exitosa.Las propiedades fsico-qumicas de las fibras acrlicas, permiten obtener productos textiles con buena resilencia, retencin de pliegues, recuperacin de arrugas, fcil cuidado y propiedades wash and wear, estas propiedades solo son superadas por las fibras de polister.Fibras de poliuretanoLas fibras de poliuretano son fibras sintticas de un polmero termoplstico basado en la reaccin de un diisocianato con un alcohol aliftico. Los trabajos de investigacin comenzaron en Alemania a mediados del siglo XIX, pero recin un siglo ms tarde Otto Bayer (IG Farben, 1937) logra la primera sntesis de laboratorio de un poliuretano que es patentado ese mismo ao. Tres aos ms tarde se comienza con la comercializacin de la fibra con los nombres de Igamid y Perln. Casi 20 aos despus la firma DuPont lanza al mercado fibras de poliuretano (denominadas genricamente como spandex) bajo la marca registrada Lycra. Los poliuretanos tambin pueden generar polmeros rgidos (espumas, plsticos) que no tienen aplicacin como fibras textiles. En cambio los poliuretanos flexibles, se clasifican como elastmeros, que son aquellos polmeros que desarrollan un comportamiento elstico. Pueden ser tanto termoplsticos como termoestables, ya que la elasticidad depende de los enlaces covalente del polmero (resilencia) y la capacidad de las largas cadenas moleculares, de acomodarse por s mismas, bajo los efectos de una tensin externa (estiramiento). Las fibras de poliuretano flexible, pueden alargarse desde una dcima parte de su longitud sin tensin hasta siete veces dicha longitud.

Otras fibrasExisten en el mercado otras fibras sintticas obtenidas por el mecanismo de poli adicin, que revisten menor importancia en cuanto a su uso como fibras textiles, dado que sus limitadas propiedades fsico- qumicas restringen su uso a casos muy especficos. Entre ellas se encuentran las fibras de polipropileno, polietileno y polivinilo.CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS FIBRAS SINTTICASUsos de las fibras sintticas de acuerdo al hilado a fabricarLas fibras sintticas se obtienen en forma de filamento continuo pero pueden ser cortadas. Se suelen modificar la longitud por corte, dependiendo del uso a que van a ser destinadas.Por ejemplo una fibra de polister, se corta a 28 mm para mezclar con algodn corto y 36-38 mm para algodn de fibra larga, en la mezcla de polister- algodn.En el caso de una fibra poli acrlica, se corta a aprox. 10-20 mm para corte lanero y a 40 mm corte algodonero.Adems es factible modificar la seccin trasversal. Este aspecto lo utilizan los fabricantes para su identificacin (acrlico trilobal o bilobal) y otros, para mejorar las caractersticas de brillo de las fibras (planas, semiovales, bilovales, trilovales, etc.).Pero tambin se suele modificar la finura de una fibra sintetica, en funcin del requerimiento del producto final. La expresin de este parmetro es el denier, definido como: el peso en gramos de un filamento que mide 9000 metros de longitud. Este monofilamento se agrupa en nmeros diversos, para conformar los denominados hilados multifilamento.

Usos de las fibras sintticas de acuerdo al artculo finalSi se tiene un filamento continuo de fibra polister o poliamidica de 150 denier, se utilizaran de 48 filamentos para tapizados y 192 para vestimenta.En el caso de una fibra cortada de una mezcla con algodn o viscosa, se utilizaran entre 1.0 y 1.5 denier en indumentaria y fibra hueca de 6 denier, si se destina al relleno de cubrecamas. Cuando una fibra se elabora con una finura inferior a 1 denier, entramos en un subgrupo de fibras sintticas muy importantes denominadas: microfibras. Comparativamente las microfibras son 2 veces ms finas que la seda, 3 veces ms finas que el algodn y 100 veces ms finas que el cabello humano. Esto le confiere a los tejidos elaborados con ellas propiedades superiores respecto a los tejidos convencionales. En la tabla siguiente se mencionan el nombre comercial y algunos de sus usos.TIPOS DE FIBRASNOMBRE COMERCIALCARACTERISTICAS

PoliamidasNylon Resistentes y elsticos. No son atacados por insectos. Tienden a deformarse con el calor. Producen alergias a pieles sencibles. Se usa para equipos deportivos y trajes de bao, mezclada con elastanos.

PoliesterTergal Uso en prendas de vestir y deportivas. Sola o mezclada con otras fibras. Muy resistentes y con un precio relativamente bajo.

AcrilicasLeacril Resistentes a la accin de la intemperie y de la luz. Se utilizan en generos de punto o como hilos para tejer manualmente en mezclas con lana

Poli VinilicasRhovil Fibras muy suaves por lo que suelen utilizar para la fabricacin de prendas de recin nacidos.

PolietilenicasSaran Gran resistencia a la abrasin. Por ello se utiliza mucho en artculos de tapicera, alfombras y moquetas.

PolipropilenicasMerklon Excelente abrasin, asi como toda clase de tratamientos y agentes qumicos. Se emplean en la fabricacin de tapiceras, artculos de uso industrial y prendas de trabajos.

PoliuretanoLycra Mxima elasticidad. Fabricacin de prendas de corsetera, baadores, vestuario deportivo,, etc.

OBJETIVO GENERALEl alumno empleara de una manera ordenada y completa la identificacin de las fibras sintticas, mediante practicas fsicas y qumicas.Alcance: es aplicable a las siguientes fibras: polister, nyon 6, nylon 6,6, acrlico, polipropileno, polietileno, lycra.

Material: 1 microscopio 1 encendedor 1 laminilla para corte transversal 1 navaja de doble filo 1 pizeta con aguja o glicerina 1 carrete de hilo 1 portaobjeto y cubreobjetosANALISIS FISICOObjetivo: el alumno determinara de forma visual, la longitud de la fibra, lustre u opacidad, as como textura y tacto.*Identificacin VisualEsta inspeccin visual del aspecto y del tacto de una tela o hilo siempre es el primer paso en la identificacin de una fibra.Las fibras sintticas se asemejan entre si, sin embargo es til considerar las siguientes propiedades:Longitud de la fibra: destuerza el hilo para determinar si es una fibra corta o filamento. La longitud de la fibra corta es de 38 a 40 mm La longitud de la fibra larga es de 40 mm en adelanteLustre u opacidad: esta propiedad se determina de una forma muy directa, ya que normalmente las fibras sintticas son brillantes y las fibras naturales son opacas.Cuerpo, textura y tacto: esta propiedad solo se determina si es suave o duro, liso o aspero, rigido o flexible.

PRUEBA DE COMBUSTIONEsta prueba se utiliza para identificar la composicin qumica e identificar el grupo al que pertenece la fibra, las mezclas no se identifican aplicando estas pruebas; si junto con la prueba de combustin hace una inspeccin visual, la fibra se identificara con mas facilidad.*Identificacin por combustinObjetivo: el alumno identificara el olor caracterstico de estas fibras, asi como los residuos de la misma.*Procedimiento:1. Diseccionar el espcimen (tela o hiilo), separando si es tela en sentido de urdimbre y trama, en caso de que el espcimen sea un hilo de carrete o bobina, se realizara directamente la prueba.2. Posteriormente se toman los hilos de la urdimbre con unas pinzas de ensayo, si asi lo desea, se acerca el borde de la flama y observa la reaccin.a) Dimensin y carcter de la combustin.b) Antes de la flama.c) Despus de la flama.d) Olor de los gases producidos en la combustin.e) Cenizas (caractersticas de esta).f) Color de ceniza.3. Sucesivamente se toman los hilos de trama de la misma manera se acerca al borde de la flama y se observa la reaccin.NOTA: es importante que observes el color del humo que desprende asi como el color de la ceniza.

*Identificacion en microscopioAl observar las fibras del microscopio se puede conocer su estructura (corte transversal y longitudinal) y si se estudia algunas fibras sintticas de cada grupo, comprender mejor el comportamiento de estas. Las fibras sintticas son mas difciles de identificar y su aspecto cambia al variar el proceso de fabricacin.A. Corte longitudinala) Diseccione la tela, separando los hilos de urdimbre y trama, si es hilo esta operacin se elimina.b) Posteriormente destuerza el hilo hasta obtener fibras paralelas, colocarlas en el cubreobjeto y anexar una gota de agua o glicerina si es necesario, enseguida colocar otro cubreobjetos encima de la fibra, esto con el fin de separar las fibras y poder hacer una observacin mas minusiosa en el microscopio.NOTA: es importante que se verifique que la luz del microscopio se encuentre en un nivel bajo, debido a que se podra lastimar la vista.c) De igual manera realice lo mismo con los hilos de trama.d) Observe la imagen y posteriormente dibujela.B. Corte transversal1. Disecciona la tela, separando los hilos de urdimbre y trama.2. Despues con la ayuda del hilo que nos servir de relleno en la placa, tomamos unas fibras del hilo de urdimbre y tratamos de que los hilos que vamos a analizar queden en medio del hilo de relleno, de esta manera sujetamos todos los hilos y los pasamos por el orificio de la laminilla de tal manera que queden totalmente sujetados.3. Luego utilizamos la navaja y cortamos lo sobrante de la laminilla.4. Observe las imgenes del procedimiento.

OBJETIVO GENERALEl alumno aprender a identifica las fibras sintticas, por mtodos qumicos, disolviendo la fibra mediante productos qumicos concentrados.Es aplicable a las siguientes fibras: nylon 6, nylon 66, polister, acrlico y elastano.Material: 1 mechero 1 tripie con rejilla de asbesto 2 vasos de precipitado de 250 ml 2 agitadores 1 termometro 1 probeta de 250 ml 1 matraz de 500 ml 1 mascarilla o cubrebocaPreparacin del acido clorhdrico al 20% Calcular el volumen de acido clorhdrico necesario para preparar 1000 ml de sustancia al 20% utilizando la siguiente formula:C1V1=C2V2De donde:C1=concentracin original del quimico (%)V1=volumen requerido C2=concen...