UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
INGENIERIA TEXTIL FIBRAS: MICROENCAPSULADA M ICROENCAPSULADAS S Y ARAMIDAS AUTOR: MEDINA, GUILLERMO SALINAS, SAUL SAV SAVEDRA, ALEXANDER VILCAPOMA, YAMILET
AREQUIPA 2016
FIBRA ARAMIDA Historia A fnales de los años 60, la empresa du Pont desarrolló una nueva clase de polímeros, poliamidas aromáticas para-orientadas (aramidas), que poseían internamente cadenas moleculares rigidas en una confguración etedida! "as poliamidas aromáticas no son adecuadas para #ilados viscosos$ sin em%argo, %a&o determinadas condiciones de concentración, disolvente, peso molecular ' temperatura pueden llegar a ormar soluciones líquido-cristalinas! stas soluciones pueden *uir a trav+s de un #ilador consiguiendo un producto f%roso de mu' alta orientación! e orma similar a las f%ras de vidrio o car%ono, la curva tensión-deormación de las aramidas es casi lineal #asta su rotura! Al menos tres f%ras de aramida disponi%les en el mercado (evlar./-uPont, 120-3ei&in, 34aron-3ei&in) #an sido eperimentadas para reor5ar composites con matri5 de cemento! "as propiedades relativas a la tensión de estas tres f%ras !"a com%inación de %a&a densidad con alta resistencia ' alto módulo elástico confere a las f%ras de aramida la ma'or resistencia a tracción específca de cualquier material ' un ra5ona%lemente alto módulo elástico incluso en comparación con la f%ra de car%ono! "as aramidas sometidas a tensión tienen una %uena esta%ilidad dimensional, con deormación similar a la del acero despu+s de un corto periodo inicial! n comparación con las f%ras de car%ono, las aramidas so%reviven intactas curvándose
al
someterse
a
compresión!
ste
comportamiento
es
tecnológicamente importante porque acilita el proceso de te&ido, tren5ado ' entrela5ado! "as aramidas tienen comparativamente una alta esta%ilidad t+rmica, no unden, ' solo se descomponen en el aire a temperaturas superiores a los .207! "a alta dura%ilidad de los #ilos de evlar./ ' de las #e%ras de evlar./8epo' sometidas a prue%as de alta temperatura para acelerar el colapso #an indicado una vida teórica superior a los 900 años con esuer5os entre el 20: ' el 60: del máimo nominal!
Nomenclaturas Nombre técnico: para-aramida y meta-aramida. •
Nombre comercial: Kevlar y Nomex.
Descripción "a Aramida es una contracción de aromático ' poliamida! s una f%ra compuesta por macromol+culas lineales ormadas por grupos aromáticos unidos por enlaces amida! ;e defne como una f%ra en la que la sustancia que la orma es una cadena sint+tica poliamida en la que al menos el <2: de los grupos amidas están directamente relacionados con = grupos aromáticos! idrocar%uro aromático, representa los grupos químicos del tipo %enceno!
"as f%ras son a%ricadas por dierentes procesos de #ilado ' etrusión! l grupo de f%ras de aramida es uno relativamente nuevo ' potencialmente importante, %asado en la rigide5 ' en la alta resistencia, que se o%tiene en polímeros completamente alineados! ;on poliamidas con radicales aromáticos, unidos los radicales de sencillo, resultando unas f%ras muc#o más resistentes, t+rmica ' mecánicamente!
a' dos tipos de aramida> las meta-aramidas ' las para-aramidas ;e distinguen dos tipos de f%ras de aramida seg?n su rigide5> f%ras de %a&o módulo (@0 BPa) ' de alto módulo (@9C0 BPa)! "os materiales compuestos de f%ra de aramida no tienen resistencia a la compresión pero se consideran de altas prestaciones, de%ido a sus características mecánicas son mu' elevadas! ;e utili5a para vestidos, paracaídas, cuerdas ' ca%les, 'a que tiene una alta resistencia ' un módulo elástico intermedio! Principales características> -
;ensi%le al ultravioleta!
-
Duena resistencia a c#oques, a la a%rasión, a los disolventes orgánicos ' al calor!
-
;ensi%le a la #umedad!
-
7olor amarillo
Fabricación e%ido a que las aramidas se descomponen antes de undir estos son producidos por m+todos de #ilado en #?medo ' en seco! l ácido sul?rico es el disolvente normal utili5ado en los procesos de #ilado! n #ilado #?medo de una solución sólida del polímero, que contiene tam%i+n sales inorgánicas, se #ila a trav+s de una #ilera en ácido d+%il o agua! n este %año las sales se fltran! n el proceso de #ilado en seco, las sales son más diíciles de eliminar ' este proceso sólo se utili5a para producir las f%ras más d+%iles de meta-aramida!
Principales productores -
stados Enidos!
-
Frlanda del Gorte!
-
Hapón
Aplicaciones "as
aramidas
se
utili5an
para
fnes militares,
como
pueden
ser
compuestos %alísticos o protecciones personales, ' en el campo aeroespacial! ;e utili5an en aplicaciones aeroespaciales ' militares, te&idos para c#alecos anti%alas ' compuestos %alísticos, neumáticos de %icicleta ' como sustituto del amianto! "as mol+culas en cadena de las f%ras de aramida están ma'oritariamente orientadas a lo largo del e&e de las f%ras, lo que permite aprovec#ar esta resistencia del enlace químico!
Ventajas • • • •
cepcional resistencia a la tracción levado coefciente de elasticidad levada resistencia a la temperatura Fnsensi%ilidad a la #umedad
Desentajas • • • •
Go se puede encolar Go se unde (punto de usión mu' elevado) 1ateria prima mu' cara ilado sensi%le a la deormación ' a la carga de c#oque
FIBRA MI!R"#N!AP$%&ADA
I"a innovación en la industria tetil-conección #a co%rado un nuevo impulso al com%inar las prestaciones de sus productos con las de la industria armac+utica ' la de cosm+tica! l contacto continuo de las prendas coneccionadas con el cuerpo #umano las convierte en vector potencial de la aplicación de otros productos, siempre que se cuente con el procedimiento adecuado para permitir la cesión continua de principios activos que act?en por vía tópica! sta posi%ilidad a%re nuevas vías para am%as industrias, pero plantea delicados pro%lemas para una correcta inserción de las sustancias añadidas, pues de%e asegurarse que se mantienen las propiedades del te&ido, las implicaciones del lavado ' otros aspectos! "a microencapsulación es una de estas t+cnicas!J
'eneralidades ;e entiende por microcápsulas, a las partículas de 9 a 9000 nm de tamaño (normalmente entre 2 ' =0), ormadas por un delgado arma5ón polim+rico (s#ell), que recu%re de orma es+rica un principio activo que se encuentra en su interior (core)! ste principio activo puede ser líquido, sólido o gaseoso ' será el responsa%le de la acción o eecto %uscados!
sta tecnología consiste %ásicamente en la aplicación so%re el te&ido de una resina o ligante, en el que se encuentran en suspensión las microcápsulas! "as microcápsulas, están compuestas de un n?cleo constituido por el principio activo, que está cu%ierto por un delgado armazón de material polimérico! "a li%eración del principio activo se produce de orma gradual (perumes, productos terap+uticos ' cosm+ticos, %actericidas, agentes resistentes al uego, etc)$ por e&emplo el perume se li%era a lo largo de la vida de la prenda desprendiendo el olor con su uso!
Armazón
l arma5ón está constituido por> •
polímeros naturales> gelatina, goma ará%iga, alginatos, carragaen (Alga)
•
polímeros
sint+ticos>
etilcelulosas,
poliuretanos,
polisiloanos,
poliamidas, poli+steres, resinas epoi,
Principio Activo
Por e&emplo, microcápsulas que desprenden olor! "os principios activos que desprenden olor ' se pueden microencapsular, se clasifcan en tres tipos! •
Perumes con marca registrada en el mercado, que van asociados a esa marca de prestigio en com%inación con prendas de esa misma marca!
•
sencias, que se pueden microencapsular ' que conferen olor, tanto a esencias *orales como de alimentos!
•
Aromaterapia, otro tipo de microencapsulado! serán las esencias que a'udan al %ienestar de la persona que lleva el te&ido> rela&ante, revitali5ante, rerescante, etc!
1F7KL7AP;E"A; 7LG 7A1DFL MA; Eno de los usos más etendidos #o' en día, es en ropa de tra%a&adores que de%en entrar ' salir continuamente de am%ientes con cam%ios importantes de temperatura, como son los tra%a&adores de cámaras rigorífcas! l rango de temperaturas a equili%rar o regular vendrá dado por el principio activo en concreto, mas correctamente de su calor latente! "os te&idos que contienen P71 pueden actuar como %arreras t+rmicas, independientemente de la temperatura del entorno! Así pues, el eecto %uscado es minimi5ar el *u&o de calor desde el cuerpo #acia el eterior, manteniendo una temperatura constante a un nivel considerado como conorta%le
l principio químico de los P71, está %asado en el calor latente que tiene la parafna P71,
para
pasar
de
su
estado líquido a su estado cristalino! n defnitiva, estos materiales almacenan calor! ;eleccionando un P71 con unas
temperaturas
de
cam%io de ase cerca de la temperatura corporal, aportará el rango de protección t+rmica deseada! "igante Al ligante se le pide que> •
Asegure el ancla&e de la microcápsula en la f%ra!
•
Go de%e entorpecer la li%eración o acción del principio activo contenido en la microcápsula!
Go de%e cu%rir o enmascarar, las propiedades del tetil al que se le está
•
aplicando la microencapsulación> suavidad, resistencia, elasticidad, etc! Por otro lado, es necesario sa%er de antemano, qu+ interesa que ocurra con el ligante una ve5 li%eradas las microcápsulas>
Nueda ligado al te&ido
egradado '8o epulsado por el te&ido.
;istemas de ancla&e>
AP"F7A7FOG " 1F7KLG7AP;E"AL, ;LDK " ;ED;3KA3L 33F" s recomenda%le que la aplicación del microencapsulado en el proceso tetil se realice en la ?ltima etapa! Por e&emplo, se usan sistemas de agotamiento, impregnación, estampación o spra'! En aspecto importante a tener en cuenta es que no todas las f%ras tienen el mismo comportamiento ante las microcápsulas así como la li%eración de estas se puede producir de orma distinta! Actualmente se puede afrmar que la aplicación de microcápsulas so%re f%ras de origen sint+tico ' artifcial está plenamente desarrollada mientras que en f%ras de origen natural (algodón ' lana) está en desarrollo pero con elevadas perspectivas de +ito!
Aplicación ;u aplicación dependerá de la uncionalidad ' características que posean las sustancias ' como actuará so%re el cuerpo de la persona! ;eg?n manifesta etrell Buill+n, H! (9//=) la incorporación de microcápsulas en las f%ras tetiles antes que comience el proceso de #ilatura, permite o%tener fltros que %loquean el *u&o t+rmico acumulando ' no permiten la p+rdida del calor en productos que se encuentran o van a ser utili5ados a %a&as temperaturas ;ánc#e5 1artin, H! K! (=00) plantea que eisten dierentes casos en tetiles que tienen incorporadas microcápsulas! Eno de ellos posee microcápsulas de P71 Q P#ase 7#ange 1aterial (material de cam%io de ase), que contri%u'en para lograr en el tetil aislamiento rente al calor o al río! s decir, que una gran cantidad de calor se a%sor%e o se cede cuando la sustancia cam%ia de ase! Así las microcápsulas incorporadas en el tetil son capaces de a%sor%er, li%erar o almacenar el calor corporal en unciones a las condiciones am%ientales! 1anteniendo el cuerpo en una temperatura promedio, li%erando la transpiración ' actuando como impermea%ili5ante rente a las gotas de lluvia! isten empresas de indumentaria que se dedican a la a%ricación ' comerciali5ación de productos con microcápsulas P71, como Lutlast, 3#erma%sor%, 7onor 3emp, Fnteractive! stas compañías coneccionan prendas de uso deportivo, deportes en climas mu' ríos o mu' cálidos, indumentaria para protección contra el uego (indumentaria para %om%eros)! Ltro caso de tetiles
que
tienen
incorporadas
microcápsulas
son
los
llamados
cosmetotetiles, que a'udan a la piel #umana a prevenir inecciones de agentes eternos ' aumentar el %ienestar del usuario! stos tetiles, tam%i+n, pueden li%erar aromas de dierentes ragancias! ;on sustancias que se incorporan mediante microcápsulas que se aplican por un proceso de aca%ado, desde aromas, productos químicos, armac+uticos, vitaminas ' colorantes! "as microcápsulas son destinadas a la a%ricación de productos que están en contacto con el cuerpo, es decir, para prendas de primera piel como medias, ropa interior, a&as, etc! "as sustancias activas son li%erados controladamente con el contacto con la piel, además resisten los lavados!
