Poliacrilonitrilo (PAN) (página 2)

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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 metalestables, 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 metalestables 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.

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 inicial.

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.

El 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

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.

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	———————-	————-

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 brillos singulares especialmente adecuados en algunos tipos de tejidos.

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.

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 %.

COEFICIENTE DE ELASTICIDAD DE DIVERSAS FIBRAS

Fibras	Coeficiente de elasticidad( %)
Orlon (hilatura en seco)	130
Orlon (hilatura en húmedo)	105
Dralon	125
Redon	132
Acrilan	108
Dacron	100
Nylon 66	100
Nylon 6	85
Lana	100

RECUPERACION ELASTICA DE ALGUNAS FIBRAS ACRILICAS

Alargamiento (%)			Recuperación (%)
	Dralon	Orlon	Acrilan	Creslan
1	100	99	–	90
2	95	97	99	–
3	–	–	–	67
4	79	–	–	–
5	–	85	89	48
8	63	75	–	–

La resistencia a la abrasión y al uso de las fibras acrílicas son adecuadas. A este respecto son inferiores a las fibras de poliamida y poliester, y superiores a la lana, viscosa y acetato. Cuanto mayor es el título de una fibra, mayor es su resistencia a la abrasión, de modo que las fibras destinadas al campo de las alfombras poseen un titulo de 16,5 dtex.