Carbono

La fibra de carbono es una fibra sintética constituida por finos filamentos de 5–10 μm de diámetro y compuesto principalmente por carbono. Cada filamento de carbono es la unión de muchas miles de fibras de carbono. Se trata de una fibra sintética porque se fabrica a partir del poliacrilonitrilo. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligera como la madera o elplástico. Por su dureza tiene mayor resistencia al impacto que el acero.

La principal aplicación es la fabricación de «composites» o materiales compuestos, en la mayoría de los casos —aproximadamente un 75%— con polímeros termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxi, de tipo termoestable aunque también puede asociarse a otros polímeros, como el poliéster o el viniléster.

Estructura

La estructura atómica de la FIBRA DE CARBONO es similar a la del grafito, consistente en láminas de átomos de carbono ordenados en un patrón regular hexagonal. La diferencia está en la manera en que esas hojas se entrecruzan. El grafito es un material cristalino en donde las hojas se sitúan paralelamente unas a otras de manera regular. Las uniones químicas entre las hojas es relativamente débil, lo que proporciona al grafito su blandura y brillo característicos. La fibra de carbono es un material amorfo: las láminas de átomos de carbono se colocan al azar, apretadas o juntas. Esta integración de las láminas de carbono es responsable de su alta resistencia.

La densidad de la fibra de carbono es de 1.750 kg/m³. Es conductor eléctrico y de alta conductividad térmica. Al calentarse, un filamento de carbono se hace más grueso y corto.

Su densidad lineal (masa por unidad de longitud, con la unidad * 1 tex = 1 g/1000 m) o por el número de filamentos por yarda, en miles.

Propiedades

Las propiedades principales de este material compuesto son:

• Muy Elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.
• Baja densidad, en comparación con otros elementos como por ejemplo el acero.
• Elevado precio de producción.
• Resistencia a agentes externos.
• Gran capacidad de aislamiento térmico.
• Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma, sólo si se utiliza matriz termoestable.

Las razones del elevado precio de los materiales realizados con fibra de carbono se debe a varios factores:

• El refuerzo, fibra, es un polímero sintético que requiere un caro y largo proceso de producción. Este proceso se realiza a alta temperatura -entre 1100 y 2500 °C- en atmósfera de hidrógeno durante semanas o incluso meses dependiendo de la calidad que se desee obtener ya que pueden realizarse procesos para mejorar algunas de sus características una vez se ha obtenido la fibra.
• El uso de materiales termoestables dificulta el proceso de creación de la pieza final, ya que se requiere de un complejo utillaje especializado, como el horno autoclave.

Tiene muchas aplicaciones en la industria aeronáutica y automovilística, al igual que en barcos y en bicicletas, donde sus propiedades mecánicas y ligereza son muy importantes. También se está haciendo cada vez más común en otros artículos de consumo como patines en línea, raquetas de tenis, edificios, ordenadores portátiles, trípodes y cañas de pesca e incluso en joyería .

Usos

• Medios de transporte
• Construcciones
• Material deportivo
  

Cationicas

La activación del doble enlace en la reacción de iniciación puede tener lugar de varios modos. Si se activa por catalizadores ácidos o básicos, la polimenzación procede según el mecanismo iónico (catiónico o aniónico), mientras que si la activación del doble enlace del monómero la producen formadores de radicales, la polimerización transcurre según el mecanismo radical. Los formadores de radicales usados en la polimerización radical, son sustancias que por el calor se descomponen fácilmente en radicales, como los compuestos peroxo y azo: R-O-O-R * 2R-O· R-N=N-R * 2R· + N2 La polimerización catiónica es activada por ácidos como SO4H2, PO4H3, ClO4H, etc., o por catalizadores de Friedel-Crafts, como Cl4Sn, CI4Ti, Cl3Al, F3B, etc., en presencia de un cocatalizador como agua, ácidos o alcoholes. La polime­rización catiónica es inducida por bases como hidróxidos alcalinos OH-, metilato sódico CH3ONa, sodoamida NH2Na, compuestos organometálicos como RNa, R3Al, etc. El que un monómero polimerice catiónica o aniónicamente depende de la naturaleza de los sustituyentes en el doble enlace. Monómeros con sustituyentes nucleófilos, como los grupos alquilo -R, fenilo -C6H5 y alcoxilo -OR, que actúan re­peliendo los electrones * del doble enlace, polimerizan según el mecanismo catiónico; en cambio, si los sustituyentes del doble enlace son electrófilos, como los grupos vinilo -CH=H2, nitrilo -C*N, nitro -NO2 y carboxialquilo -COOR, que actúan atrayendo al par de electrones *, la polimerización tiene lugar preferentemente por el mecanismo aniónico.

Corterra

Corterra polímero de poliéster aromático es conocido genéricamente como PTT, (politrimetilentereftalato). PTT es producida por la reacción de policondensación de la PTA (ácido tereftálico purificado) y PDO (1,3-propanodiol) y tiene propiedades únicas en comparación con los otros poliésteres aromáticos, PET (tereftalato de polietileno) y PBT (tereftalato de polibutileno).

Corterra 200 puede ser utilizado por sí mismo, como el polímero de base para los compuestos, o como un modificador de polímero para muchas aplicaciones termoplásticas de ingeniería. Combinación de resinas de ingeniería basado en polímero de PTT Corterra proporcionan propiedades físicas que son equivalentes o mejores que las de los compuestos PBT similares. Características de extrusión y las condiciones de moldeo por inyección, y el procesamiento son muy similares a los establecidos para PBT. Compuestos de PTT generalmente exhiben mayor resistencia a la tracción, módulo de flexión y las temperaturas de deflexión térmica pero con resistencia al impacto ligeramente inferior a los homólogos PBT.

Desarrollo de PTT Polímero:

Corterra polímero es un poliéster aromático conocido genéricamente como PTT, trimetileno tereftalato). PTT es producida por la reacción de policondensación de la PTA (ácido tereftálico purificado) y PDO (1,3-propanodiol) y tiene propiedades únicas en comparación con los otros poliésteres aromáticos, PET (tereftalato de polietileno) y PBT (tereftalato de polibutileno).


Obtención 

Corterra PTT es el nombre de la marca Shell por los poliésteres aromáticos conocidos como politrimetilentereftalato (PTT). Polímeros Corterra PTT se producen por la reacción de policondensación de ácido tereftálico purificado (PTA) y 1,3-propanodiol (PDO). PTT compite con los otros poliésteres aromáticos - tereftalato de polietileno (PET) y tereftalato de polibutileno (PBT) -, así como con nylon. Corterra PT 


Parámetros del proceso:

Corterra 200 se ha agravado con éxito utilizando los dos extrusoras de un solo tornillo y doble tornillo. No es necesario secar polímero de PTT antes de su uso en máquinas de ventilación de composición de un solo tornillo o de doble tornillo, siempre y cuando el contenido de humedad es inferior a 0,2%. Sin embargo, si el contenido de humedad es mayor que 0,2%, o el equipo de composición no se ventila, se recomienda que el polímero se secó a un nivel de humedad por debajo de 50 ppm para obtener las propiedades óptimas.



Usos

Las fibras para alfombras y textiles
Telas no tejidas

Otras aplicaciones emergentes, incluyendo termoplásticos monofilamento, el cine y la ingeniería (PTE). PTT reduce en gran medida la cantidad de acroleína generado durante la descomposición térmica del polímero. Esta estabilización es eficaz a temperaturas muy por encima de la temperatura de fusión y es activa durante días a estas temperaturas.

Hilatura de fibra PTT:

Actualmente, es necesario antes de la extrusión. La temperatura de secado no debe exceder de 150 º C porque a temperaturas más altas se producirá una destrucción oxidativa.El PTT no necesitan ser cristalizado antes del secado. Tomar en cuenta tres propiedades:

La temperatura de fusión
Las temperaturas de transición vítrea
La elasticidad intrínseca

La temperatura de fusión más baja (aproximadamente 30 º C) significa que hay un tiempo más corto hasta que el filamento de giro en la línea de hilo se enfría.

Nanofibra

Una nanofibra es una fibra polimérica con diámetro inferior a 500 nanómetros. Se obtienen a partir de técnicas especiales que permiten obtener esas fibras ultrafinas, de propiedades muy particulares y de muy diversos usos.

Obtención 

Para generar la nanofibra polimérica los investigadores utilizan el electrohilamiento
(electrospinning) 
Este proceso usa un campo eléctrico que se forma dentro de dos placas paralelas. En la placa superior hay una bomba por donde se deposita el polímero que es un compuesto químico cuyas moléculas están formadas por la unión de moléculas más pequeñas.“Al aplicarle el campo eléctrico, se acumulan cargas en la superficie y esas cargas alargan la burbuja del polímero, se produce un goteo y se luego se forma la fibra. Cuando la fibra comienza a hacer como un látigo, - se llama inestabilidad de látigo- entonces el polímero se estira y en la medida en que se estira se pone solvente. Lo que se deposita en la superficie es una fibra seca con un diámetro de entre 50 a 500 nanómetros”,

El doctor Carlos Rinaldi y la estudiante doctoral Carola Barrera durante el proceso de electrohilamiento. Suspensión de una nanopartícula magnética.

Un proceso convencional para obtener fibras comunes consiste en el hilado en el que un polímero fundido o en solución se hace pasar por una boquilla a cierta velocidad y temperatura. Además se estira el material buscando darle más módulo y resistencia. Pero para obtener una nanofibra, se utiliza lo que se llama electrohilado (electrospinning), que permite producir filamentos continuos cien veces inferiores a los métodos convencionales. Dichos filamentos se depositan en una membrana o malla no tejida llamada material nanofibroso

Antecedentes

En términos técnicos una nanofibra tiene un diámetro menor de un micrón lo que es equivalente a la millonésima parte del metro. “La ventaja de la nanofibra es que al ser tan pequeña el área de superficie es mayor… Hay más área para contacto con la fibra y como es polimérica lo puedes modificar”, 

Todo empezó en los años 40 cuando Von Neuman estudió la posibilidad de crear sistemas de una manera que se auto reproducen.
Años después, en 1959 Richard Feynmann en una conferencia expresó su inclinación por descubrir como manejar objetos átomo por átomo.
En el año 1985 se descubrieron las nanopartículas.
Entre el lapso del 85 y el 96, se realizaron películas, filmes y programas* relacionados con encoger a personas, recorrer el interior del cuerpo humano por la reducción de tamaño, etc.
En 1996 Harry Koto recibió un premio Nobel por el descubrimiento de las nanoparticulas.
Al año siguiente, se fabricó la guitarra más pequeña del mundo que tiene aproximadamente el tamaño de una célula roja del cuerpo.
La conversión de un nano tubo de carbón a un nano lápiz, se dio en el año 1998; seguido por James Gimzewski quien fue apuntado en el libro de record Guinness en el año 2001 por la creación de la calculadora más pequeña del mundo.

Propiedades

En el material nanofibroso la relación superficie-volumen es muy elevada. Las estructuras obtenidas generan sistemas dinámicos que pueden variar tanto el tamaño de los poros como la forma. Las propiedades de flexibilidad, tenacidad y resistencia a la tracción son imposibles de conseguir con otros materiales de estructuras convencionales.

Aplicaciones 

La baja densidad y elevado volumen de los poros hacen a estos materiales apropiados para dispositivos biomédicos como el sistema de liberación controlada de fármacos o la obtención de cosméticos. 

También para principios activos e ingeniería de tejidos; prendas de vestir, implementos de limpieza y hasta productos industriales de catálisis, filtrado, barrera y aislamiento, pilas, transistores,óptica, tecnología de la información y del sector espacial

Caracteristicas

El material nanofibroso la relación superficie-volumen es muy elevada. Las estructuras obtenidas generan sistemas dinámicos que pueden variar tanto el tamaño de los poros como la forma. Las propiedades de flexibilidad, tenacidad y resistencia a la tracción son imposibles de conseguir con otros materiales de estructuras convencionales.

Propiedades

propiedades que añaden valor
* hidrofobicidad
* hidrofilicidad
* efecto antimicrobiano
* efecto barrera térmica
* control de la electricidad estática
* transpirabilidad
* “smart textiles” tejidos inteligentes
* solides en los colores
* antillamas
* resistencia al ensurado
* resistencia a la mecánica, a la tracción, rasgado y abrasión

Aplicaciones y usos

* ropa de protección
* sanitario y calidad de la salud
* componentes para automoción
* uniformes inteligentes
* defensa y aeroespacial
* deporte y tiempo libre
* filtración medio ambiente

Prueba de combustión

en la prueba de combustión se observa q se va quemando muy lentamente y que carbonizada como una bola pequeña 

Prueba química

en la prueba química se observa que es resistente y con un contacto rápido no le pasa nada en cambio si esta permanece mucho tiempo expuesta a un ácido se va desasiendo poco a poco

Países productores 

países lideres de la nanotecnología
* eeuu
* Japón
* china
* Alemania
* y parte de la unión europea

Países lideres aplicado en los textiles
* eeuu
* Alemania
* china
* Francia 
* España

Microfibra

La microfibra es un tipo de fibra sintética muy fina con la que se fabrica un textil no tejido llamado, por extensión, también microfibra . Está compuesta mayoritariamente por poliéster (unas cuatro quintas partes) y poliamida. El hilo obtenido es cien veces más fino que el cabello humano, pero sólo la mitad de grueso que la seda. Su diámetro es del orden de 10 micras.

Las microfibras  tienen la mitad de diámetro de la fibra de seda.

son 1/3 de las fibras de algodón, 1/4 de las fibras de lana,  y 100 veces más delgado que un cabello humano.

Generalmente son: ligeras, resisten al arrugamiento, resistentes al pilling, cómodas de usar.

La miicrofibra, es un invento que esta revolucionando la industria de la limpieza en general, aunque nosotros la utilizaremos para la limpieza automotriz, su uso se extiende a hospitales y a la industria electrónica de forma indistinta, gracias a ciertas características como que es hipoalergénica, antiestática y no gurda bacterias.

La MF esta compuesta de 2 partes, Poliéster y Poliamida, estas fibras ultrafinas le confieren una serie de propiedades superiores al resto de tejidos. Comparativamente las fibras de microfibra son 2 veces más finas que la seda, 3 veces más finas que el algodón y 100 veces más finas que el cabello humano. Generalmente están compuestas de 80% polyester y 20% poliamida.
La mejor forma de entender como funciona es ver una sección transversal de una fibra.

Antecedentes 

La producción de fibras ultra finas (menos de 0,7 denier) se remonta a finales de 1950, utilizando técnicas de hilado "melt-Blown" (soplado-fundido) y técnicas de hilado rápido. Sin embargo, sólo podían ser fabricadas hebras finas de longitud al azar y se encontraron muy pocas aplicaciones. Los experimentos para la producción de fibras ultra finas de un tipo de filamento continuo se realizaron posteriormente, el más prometedor de los cuales se hizo en Japón durante la década de 1960 por el Dr. Miyoshi Okamoto. Los descubrimientos del Dr.Okamoto, junto con los del Dr. Toyohiko Hikota, dieron lugar a numerosas aplicaciones industriales. Entre estas estaba Ultrasuede, una de las primeras microfibras sintéticas exitosas, que encontró su camino en el mercado en la década de 1970. Así el uso de microfibras en la industria textil se expandió. Las microfibras se dieron a conocer por primera vez en la década de 1990 en Suecia y vieron el éxito como un producto en Europa en el transcurso de la década. En 2007, Rubbermaid comenzó una linea de productos de microfibra para los mercados de América, siendo la primera empresa importante que lo hizo.

Propiedades 

La forma de la fibra les confiere una alta capacidad de absorción, por lo que los productos hechos con este material son buenos para secar, para limpiar, etc. El hecho de que absorba el doble que el algodón hace que una toalla pueda ser más fina y ligera, o que una bayeta necesite una cantidad menor de producto de limpieza. Dentro del ámbito de la limpieza, otra ventaja es que no deja residuos en forma de vello ni trazas de la trayectoria del fregado, en un cristal, por ejemplo.

Como se trata de un tipo de fibra sintética, es decir especialmente diseñada para ciertos usos humanos, está ya hecha de manera que tenga un ciclo de vida largo. Resiste muchos lavados y a temperaturas altas, los tejidos de microfibra no se deforman, no se quedan pequeños ni se hacen mayores. Los hay de muchos tipos con diferentes acabados finales, de modo que se pueden conseguir, por ejemplo, pañuelos o piezas de ropa fina tan suave como la seda, o paños superabsorbentes que no rayan.

Por otra parte, para su uso en ropa cercana al cuerpo, hay personas que no toleran bien las fibras sintéticas o que sienten que no transpiran tan bien como las de algodón o lino, por ejemplo. Algunas personas, aunque no sean alérgicas, transpiran más y de una manera muy ácida si llevan una camisa con los componentes de la microfibra.

Usos

Las toallas de microfibras poseen dos características únicas; una de ellas y la más importante es que limpian en profundidad, sin rayar las superficies, y que además, son capaces de absorber siete veces su peso en agua, es decir el doble que las telas de algodón.

Si tenemos que enumerar todas las ventajas que tiene la tela de microfibra, diremos puntualmente que la capacidad que tiene para la limpieza de las diferentes superficies, es óptima, es muy absorbente, tienen menor consumo de los diferentes productos limpiadores, no dejan pelusas ni vestigios de hilos, por eso no rayan, tienen gran resistencia los lavados, no encogen, no se deforman con el uso, no pierden las propiedades y duran mucho más que cualquier otro paño. Se las puede lavar a altas temperaturas, no necesitan plancha, no causan alergias, porque no despiden hilos, y son adaptadas a cada necesidad y especialmente sensibles al tacto de la piel.

Spandex

El Spandex es una tela muy usada en la industria de la moda por su capacidad de retener su forma. Puede estirarse hasta 600 veces y volver a su estructura original. Su resistencia y durabilidad son sobresalientes. Además es resistente al lavado en seco. Es confortable y flexible.

El Spandex se mezcla muy bien con otras telas debido a su resistencia y recuperación elástica. Generalmente, mejora las cualidades de la fibra con la que se mezcla. Muchas telas de hecho usan entre un 3% y un 30% de Spandex dependiendo su aplicación. Incluso un contenido mínimo de spandex puede mejorar una fibra.

Una vez mezclado con otras fibras, el Spandex crea una confección más confortable, versátil y resistente. Además las telas se vuelven más estables y durables añadiendo confort y más resistente a la sudoración.

Generalmente, se combina con fibras de lana, seda y rayón, mejorando la elasticidad y ligereza de la misma. Los vestidos fabricados con fibras de spandex combinadas con otras telas son más confortables y más agradables al tacto. Ajustan mejor, y generalmente se ven mejor.Fibra elástica que consta de  un copolímero del bloque Poliuretano  y poliéster.

Antecedentes

Se dio de un conjunto de  químicos llamados C.L.  Sandquist y Joseph Shivers  en Benger Laboratory,  firma Dupont en  Waynesboro, Virginia, quien la  patento este mismo año  con el nombre comercial de LYCRA  Los primeros elastómeros de  poliuretano fueron producidos en 1940,  estos polímeros eran elásticos  lo cual era una alternativa adecuada a la goma.  Las primeras fibras se produjeron  a nivel experimental por uno de los  pioneros de la química de polímeros,  Farbenfabriken Bayer, Dupont  uso el nombre de Lycra y comenzó la  fabricación a gran escala en 1962.

Obtención

Se disuelve un polímero sintético de  cadena larga que contiene como mínimo  un 85% de polimetano segmentado  en un disolvente orgánico y se dispersan  en la solución partículas de oxido de  zinc finamente divididas con una  pureza de un 99,4% como mínimo.  A continuación se hila en seco la solución  polimérica así formada haciendo  la pasa por orificios para formar fibras.   De utilización en la confección de trajes  de baño para medios acuosos clorados.

Propiedades 

Físicas
-Fibra Manufacturada  
-Puede ser estirado hasta  el 500%  sin romperse
-Capaz de ser estirado de forma  repetida y recuperar la longitud original
-Resistente a la abrasión
-Más fuerte y duradero
-Suave, liso y flexible
-Resistente a las grasas naturales  de la piel, a la transpiración, a las  lociones o a los detergentes
-Alta capacidad de recuperación.
-Buena resistencia al agua clorada,  bronceadores, aceites cosméticos y grasas.
-Gran brillo del color
-Buena solidez a la luz

 
Químicas
LONGITUD: polímero de cadena  muy larga, compuesta con un  mínimo del 85% de poliuretano  segmentado (Spandex), obteniéndose  filamentos continuos que pueden  ser multifilamento o monofilamento.
El resultado es una fibra  que actúa como elastómero.

Nombres comerciales 

Lycra es el nombre de la marca registrada del elastano, creado por DuPont y posteriormente vendido a la compañía multinacional Invista. Elastano es el nombre genérico de la categoría de fibra elástica, según lo define la U.S. Federal Trade Commission (Comisión Federal de Comerciode los Estados Unidos). Ambos términos son empleados de manera indistinta en el discurso diario, aunque hay algunas diferencias menores entre la Lycra y el elastano

Punto de fusión 

El giro de los filamentos se efectúa, en particular, a una temperatura de 180.grado. C. a 270.degree. C., preferiblemente a una temperatura de chorro de 190-250.degree. C. los filamentos formados son enfriados, por ejemplo por Temple con el aire.


Usos 

Se combina con otras fibras como la lana, la seda o el rayón para mejorar sus propiedades. Se usa frecuentemente en trajes, blusas y chaquetas.Tiene una alta retención a su forma y se usa como soporte en la confección de prendas de vestir.

Polivinilo (PVA)

Es un polímero que se obtiene mediante condensación de bases hidroxílicas combinadas con disocianatos. 

 Antecedentes

Su creador fue Renault en 1838.
Baumann tuvo éxito  en 1872, al polimerizar  varios haluros de vinilo y  fue el primero en obtener  algunos de estos en la  forma de producto plástico.

Obtención

  Tiene la siguiente constitución: CH2CH-CH2CH-CH2CH-CH2CH- La mayor parte de la producción de  acetato de vinilo se obtiene mediante  el llamado proceso Wacker, haciendo  reaccionar etileno, oxígeno y ácido  acético en presencia de un catalizador  de paladio. Se polimeriza  espontáneamente dando lugar  al poliacetato de vinilo o  acetato de polivinilo (PVA)
  

Propiedades

Químicas 
Rango de temperatura de trabajo  -40ºC +90ºC.  Alta resistencia mecánica.  Alto poder amortiguador.  Buena resistencia a los  hidrocarburos  Se puede fabricar en distintas  durezas y colores  
   
Físicas
densidad entre 18 y 80kg/m³ 
 El coeficiente de conductividad térmica es el más  bajo de los materiales aislantes comúnmente utilizados,  siendo su valor a efectos de cálculo 0,028 W/(m·K). La firme adhesión de la espuma al sustrato garantiza que el  producto no pueda sufrir desplazamientos ni asentamiento. Su estructura de células cerradas le confiere unas excepcionales características higrotérmicas, y su  moderada permeabilidad al vapor de agua permite  una ligera respiración del paramento haciendo  aparición de condensaciones  intersticiales. La estanqueidad al agua , resistencia a la compresión 

Aplicaciones

Principalmente en el sector técnico  para la fabricación de telas  filtrantes, cordones, redes,  vestimenta anti fuego y antiácido;  su capacidad de encogimiento se  aprovecha para elaborar tejidos densos

Combustión

• cerca de la llama = se quema  muy levemente

• en la llama = se consume  muy rapido

• ceniza = gota cafe

• olor = plastico quemado