6 Fibre naturale i chimice

6.1. Fibre naturale vegetale

Fibrele de bumbac sunt prelungiri epidermice unicelulare ale cojii seminelor unei plante care face parte din familia Malvaceelor, genul Gossypium.

Se cunosc numeroase specii de bumbac, dar cele mai importante pentru fibre sunt:

- Gossypium barbadense. Este specia caracteristic produciei de bumbac egiptean, cu fibre lungi (peste 34 mm), fine, mtsoase, de culoare alb-glbuie.

- Gossypium hirsutum. Este specia caracteristic produciei de bumbac american, cu fibre de lungime mijlocie (26-34 mm) i este cea mai rspndit.

- Gossypium herbaceum. Este specia caracteristic produciei de bumbac indian i chinezesc, cu fibre scurte (pn la 26 mm), culoarea alb-glbuie i cu un coninut mare de impuriti.

Fibrele de bumbac provin din capsule. Cnd acestea au ajuns la maturitate, se culeg manual sau mecanic.

Bumbacul cules este transportat n staiile de egrenare i este supus urmtoarelor operaii principale:

curirea de impuriti vegetale i minerale ; egrenarea, care const n separarea fibrelor de semine; lintersarea care const n separarea fibrelor scurte de bumbac

(cu lungime mai mic de 6 mm) rmase pe semine. Aceste fibre scurte poart numele de linters ;

presarea n baloturi i ambalarea acestora. Structura fibrei de bumbac: este constituit din macromolecule celulozice,

orientate paralel cu axa fibrei.

Merceologie

Figura 6.1 Aspectul fibrei de bumbac la microscop

La microscop se prezint ca o band rsucit (figura 6.1) n care se disting dou pri : pereii (formai la exterior din peretele primar sau cuticula i perete secundar) i canalul interior sau lumenul. Fibrele de bumbac care nu au o dezvoltare fiziologic suficient se observ la microscop fr rsuciri, sunt mai umflate cu lumen foarte redus sau chiar inexistent, transparente i cu ndoituri caracteristice rezultate prin suprapunerea suprafeelor ntr-un unghi de 90. Proprietile fibrei de bumbac mai importante sunt prezentate n tabelul 36. Bumbacul albit i uscat are urmtoarea compoziie chimic : 96,13% celuloz, 1,92% substane proteice, 0,6% ceruri i grsimi, 0,87% substane proteice i 0,48% substane minerale.

Principalele caracteristici calitative ale fibrelor de bumbac

Tabel 6.1 Nr. Crt. Proprieti Caracteristici

1. Densitatea, g/cm3 1,48-1,52 2. Culoarea Alb sau alb-glbui 3. Luciul Mat pn la mtsos 4. Repriza, % 8,5 5. Lungimea fibrei, mm 6-55 6. Higroscopicitatea, % 8-9 7. Alungirea la rupere, % 6-12 8. Coninutul de impuriti, % 2-30 9. Rezistena specific, kgf/mm2 32-36

10. Efectul acizilor Acizii minerali concentrai l degradeaz. Acizii organici (formic, galic, acetic) nu atac fibrele. Pe aceast nsuire se bazeaz folosirea lor ca mordani.

11. Efectul agenilor oxidani Soluiile concentrate de oxidani atac fibra cu formare de oxiceluloze. Soluiile mai diluate descompun pigmenii.

12. Efectul alcaliilor Soluia de NaOH de conc. 18-25% produce mercerizarea fibrelor dac este urmat i de o tensionare a fibrelor. Fibra si mrete rezistena, capacitatea de absorbie, devine mai lucioas i are o afinitate mai mare fa de colorani.

13. Efectul soluiei cuproamoniacale

Dizolv bumbacul.

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

Fibrele liberiene

Provin din esuturile liberiene ale unor plante. Din aceast grup fac parte: fibrele de in, cnep, iut, ramie etc.

Fibrele liberiene sunt pluricelulare i se deosebesc de bumbac printr-o compoziie chimic mai complex i printr-un coninut mai mare de substane necelulozice, care ridic higroscopicitatea i complic procesul de curire.

Separarea fibrelor liberiene de tulpinile lemnoase se face printr-un proces chimico-biologic numit topire, dup care urmeaz o operaie mecanic de eliminare a prii lemnoase. Topirea poate fi natural sau dirijat.

Topirea natural se face n ap curgtoare, stttoare, n pmnt, pe zpad i n apa de mare. Topirea dirijat const n folosirea unor mijloace de mbuntire a condiiilor biologice n procesul de topire ca: mbuntirea apei, adaus de microbi cultivai, neutralizarea i mbogirea cu oxigen a lichidului de topire etc.

Dup topire, tulpinile se usuc, partea lemnoas se nltur prin zdrobire i prin meliare. n urma acestor operaiuni, se obin dou tipuri de fibre, i anume :

- fuiorul, compus din fibre lungi; - clii, compui din fibre scurte, nclcite, cu coninut de ghemotoace i

impuriti.

Inul Este o plant care se cultiv pentru fibre i semine. n Europa se cunosc dou varieti de in: cu floarea albastr (d fibre lungi de calitate superioar) i cu floarea alb (d un fuior mai gros, mai bogat i mai uor de prelucrat). Celula de in individualizat se prezint la microscop sub form cilindric, cu pereii groi, cu lumenul ngust, redus la o linie, transparent i ascuti la capete. n lungimea celulelor de in se observ striaiuni longitudinale. Mai prezint i striaii transversale (figura 6.2) care sunt de cele mai multe ori sub form de X. n unele puncte, celulele se prezint cu noduri i deplasri. Principalele proprieti ale fibrelor de in sunt prezentate n tabelul 6.2.

Figura 6.2 Aspectul fibrelor de in

Merceologie

Cnepa Este o plant care se cultiv pentru fibre i semine. Specia cea mai rspndit care d fibre textile de calitate bun este Canabia sativ. Fibrele de cnep sunt mai puin transparente i mai neregulate n diametru dect fibrele de in, iar vrful lor este rotunjit sau ramificat. Uneori sunt cilindrice i au striaiuni, alteori au adncituri i deplasri datorit loviturilor primite la meliare (figura 6.3).

Figura 6.3 Aspectul fibrelor de cnepa

Principalele proprieti ale fibrelor de in i de cnep

Tabel 37 Nr. Crt. Proprieti Inul Cnepa

1. Culoarea Poate fi argintie, glbuie, cenuie sau cafenie. Culoarea poate arta defecte cauzate de boli, gradul de maturitate etc.

Variaz de la cenuiu-verzui la alb. Cu ct este de calitate mai bun cu att prezint culoare mai deschis.

2. Densitatea, g/cm3 1,51-1,54 1,51-1,54 3. Luciul Este moderat i

caracteristic Difer dup specie. Este mai sczut dect la in.

4. Lungimea celulelor, mm

25-30 5-55 (n medie 22)

5. Repriza, % 12 12 6. Rezistena specific,

kgf/mm250-60 Circa 70

7. Alungirea la rupere 1,5-4 1,5-3 8. Comportarea la alcali Prin fierbere n soluii

alcaline se degradeaz din cauza distrugerii substanelor pectice care leag celule elementare.

Idem comportarea fibrelor de in

9. Comportarea la albire i vopsire

Datorit structurii i neomogenitii, se comport mai prost dect bumbacul

-

10. Comportarea la cldur Este mai slab conductor de cldur dect bumbacul, de aceea se ntrebuineaz pentru mbrcminte de var.

Sub influenta presiunii i a cldurii, fibrele de cnep plesnesc i de aceea nu se ntrebuinteaz pentru mbrcminte.

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

Iuta

Se extrage din mai multe specii aparinnd familiei liliaceelor. Celulele au lungimea de 0,8-5 mm. Sunt fusiforme i legate ntre ele cu

substane uor solubile. Structura celulei este format din perete i lumen. Lumenul lat aproape ct fibra se ngroa uneori i de aceea grosimea pereilor apare inegal n cadrul aceleiai fibre (figura 6.4).

Culoarea este variabil de la alb-glbui la galben brun. Aceasta, sub influena luminii i a aerului, se modific apropiindu-se de brun. Are un luciu mai

Figura 6.4 Aspectul fibrelor

de iut

mare dect inul i cnepa, dar este mai puin rezistent dect acestea. Lumina, aerul i mai ales umezeala o fac frmicioas i-i reduc rezistena. Cnd se mbib cu ap, o parte din substanele de ncrustare se dizolv, ceea ce face ca celulele s se disloce iar fibrele s-i piard din rezisten. Dup uscarea materialului, rezistena se restabilete. n cazul alternrii umezirilor i uscrilor se influeneaz rezistena datorit dizolvrii unei pri din substanele de ncrustare. Are repriza de 16,75%. Rezistena specific a fibrei este mic i anume

6.2 Fibre naturale animale

Lna

Este o fibr policelular i se obine prin tunderea animalelor ovine n via. Produsul compact al primei tunderi din cursul unui an se numete cojoc. Lna obinut de la animalele sacrificate se numete ln tbcreasc i din punct de vedere calitativ, este inferioar. Lna rezultat din destrmarea zdrenelor de ln, a deeurilor etc. poart denumirea de ln regenerat. Lna tbcreasc i lna regenerat constituie materiale textile de calitate inferioar i se folosesc n amestec cu lna de bun calitate.

Cojoacele obinute se sorteaz pe caliti, n funcie de ras, lungimea fibrelor de ln, culoare, coninut de impuriti etc. n scopul folosirii unor partizi ct mai omogene se face clasificarea i sortarea.

Clasificarea este operaia prin care cojoacele se mpart pe caliti fr a fi fracionate dup: ras, finee, culoare, cantitatea i felul usucului.

Sortarea este operaia prin care coninutul fiecrui cojoc se rupe n buci mprindu-se n sorturi i subsorturi.

Merceologie

Dintre toate clasificrile, cea mai important este clasificarea bradfordian. Aceasta se bazeaz pe cantitatea de fir care se obine din 0,453 kg ln-pale, prin filare, n condiii optime. Exemplu: 0,453 kg ln de calitate 60s poate s dea n condiiile optime 60 sculuri a 511,8 m fir. Dup numrul de sculuri, clasificarea cuprinde 14 clase principale de la 28s la 90s.

n ara noastr, lna este produs de principalele rase de oi: merinos, spanc, igaie, stogo i urcan. Principalele caracteristici ale acestor sortimente de ln sunt prezentate n tabelul 6.3.

Unele caracteristici ale diferitelor sortimente de ln Tabel 6.3

Nr. Crt. Caracteristici Ln merinos Ln spanc Ln stogo

Ln urcan

1. Culoarea alb, rareori este colorat

alb, rareori este colorat

alb i diferit colorat (negrubrun, cafeniu, rocat etc.)

alb i diferit colorat (negru, brun, cafeniu etc.)

2. Luciul mtsos mtsos mtsos spre mat

mat

3. Lungimea fibrei, cm 5-8 6-10 8-16 10-25 4. Numrul de

ncreituri/cm 12-13 9-10 3-4 0-1

5. Fineea fibrei fin semifin, rezultat din ncruciarea rasei merinos cu igaie

semigroas, rezultat din ncruciarea raselor igaie cu urcan

groas, aspr neuniform

Figura 6.5 Aspectul fibrelor

de ln: a) de calitate superioar; b) de calitate mijlocie; c) de calitate inferioar

Lna prezint o structur format din trei straturi structurale i anume: - stratul cuticular, cu aspect solzos caracteristic (la exterior). Solzii apar mai bine conturai n forma de igle largi ntr-un singur rnd care mbrac diametrul fibrei de ln la calitatea superioar i mai puin conturai i un numr mai mare de solzi pe circumferin la lna de calitate inferioar (figura 6.5). - stratul cortical, intermediar, numit i coaj i care constituie partea principal; ea confer lnei rezisten i elasticitate; - stratul medular, interior, care la lna de calitate superioar este aproape invizibil la microscop, iar la lna groas este foarte lat. Acest strat este plin cu aer i pigmeni. Principalele proprieti ale fibrelor de ln sunt prezentate n tabelul 6.4.

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

Principalele proprieti ale fibrelor de ln i mtase Tabel 6.4

Nr. Crt. Proprieti Lna Mtasea

1. Densitatea, g/cm3 1,30-1,32 1,35-1,37 2. Repriza, % 17 11 3. Rezistena specific

kgf/mm210-33 40-46

4. Rezistena n stare umed, %fa de valoarea iniial

Prin umezire scade cu 10-15%

Prin umezire scade cu cca. 15%

5. Alungirea la rupere, % 23-30 14 6. Comportarea fa de acizi Acizii diluai 5-6% nu le

distrug. Acizii concentrai distrug fibrele de ln. Acidul azotic coloreaz n galben, le umfl i le distruge.

Acizii concentrai dizolvmtasea. Acidul azotic diluat nu atac mtasea, iar cnd conine vapori nitroi o coloreaz n galben.

7. Comportarea fa de alcalii Este distrus de alcalii tari, atacat de alcalii slabe, se mpslete prin agitare n alcalii de concetraie medie.Lna tratat cu o soluie de NaOH 40% ia o form inelar.

Ceva mai bine dect lnaBazele concentrate dizolv mtasea.

8. Comportarea fa de ageniide albire

Se albete cu peroxizi sau cSO2

La fel ca lna.

9. Comportarea fa de solven Rezistent Rezistent 10. Comportarea fa de lumin Combinat cu aciunea

ndelungat a oxigenului dinaer ncepe s se nglbeneasc.

Rezistena scade i proprietile tinctoriale sunt afectate.

11. Comportarea fa de cldur - Este rea conductoare decldur, de aceea se ntrebuinteaz pentru mbrcminte de var.

Merceologie

Mtasea Este o fibr rezultat din secreia glan-dular produs de un vierme din ordinul lepidopterelor, familia bombiceelor, genul Bombix mori. Viermele ia natere din ou i n dezvoltarea sa trece prin mai multe faze. Cnd atinge stadiul maxim de dezvoltare se nchide n gogoaa pe care i-o construiete depunnd mtase pn la epuizare. Viermele rmne nchis n gogoa i se transform n larv numit crisalid i apoi n fluture. Dup circa 20 zile de la formarea gogoii, fluturele secret cteva picturi alcaline care perforeaz peretele i iese afar.

Figura 6.6 Aspectul fibrei de mtase

la microscop

Pentru a mpiedica distrugerea gogoii i a fibrei de mtase, gogoile se culeg nainte de secreia alcalin i se opresc sau se menin n aparate speciale la 70-90C pentru distrugerea crisalidelor.

Materialul fibros este dispus n 36-50 straturi i se compune din trei pri : partea exterioar (numit puf sau frizon) este n dezordine i constituie

deeu textil; partea de mijloc, compact, d fibre continue grej sau bava; stratul interior (35%), fibre scurte, numite frizonet. Din ntreaga lungime (circa 3 000 m), numai 800 m sunt utilizai ca fibre

continue de mtase. Urmeaz sortarea gogoilor, uscarea i tragerea mtsii. Tragerea este

operaia de depanare a firului de pe mai multe gogoi (4-12) pe sculuri. Firul de mtase obinut constituie mtasea crud sau borangicul.

Fibra de mtase este constituit din dou filamente de fibroin acoperit cu o substan cleioas numit sericin. Sericina are rol protector asupra fibroinei, ea confer asprime i rigiditate i este solubil n ap. La microscop, cele dou filamente se deprteaz din loc n loc lsnd s se vad un spaiu despritor nterupt de stratul de sericin (figura 6.6).

Principalele proprieti ale fibrei de mtase sunt prezentate n tabelul 6.4.

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

6.3 Fibre naturale minerale

Fibrele de azbest. Azbestul este un silicat de magneziu i calciu hidratat (10% ap), uneori cu impuriti de fier. Se gsete sub form de roci cu structur fibroas (serpentin i emfibolit).

Pentru separarea materialului fibros, rocile se sfrm, destram i se cur de impuriti. Se prelucreaz mai uor dac se amestec cu bumbacul.

Fibrele de bazalt. Se obin prin filarea din topitur a materiei prime, la temperatura de cca 1500C. Densitatea este 2,7 g/cm3, iar punctul de nmuiere 960C. Se produce n China.

Fibrele minerale naturale sunt utilizate pentru articole tehnice cu rezisten la temperaturi nalte sau medii chimice foarte agresive, haine de protecie mpotriva focului, articole tehnice de laborator .a.

6.4 Fibre chimice din polimeri naturali

Aceste fibre mai sunt cunoscute n trecut sub numele de artificiale, n opoziie cu fibrele naturale.

Principalele fibre chimice care se obin din polimeri naturali sunt de urmtoarele tipuri:

hidrat-celulozice sau celuloz regenerat: fibrele vscoz i cupro; estercelulozice: Acetat, Triacetat ; proteice: Ardil (din glicina din arahide), Zeina (din caseina din lapte),

Vicara (soia) etc. Fibrele chimice celulozice prezint importan pentru c valorific eficient

celuloza din diferite resurse naturale (lemn, linters, stuf, trestie, paie) i contribuie la diversificarea sortimentului de mrfuri textile. Cercetrile continue din ultimii ani au evidentiat mbuntirea calitii fibrelor chimice celulozice, prin crearea unor noi tipuri, apte de a fi prelucrate cu tehnologii neconvenionale, altele au caracter ignifug sau au proprieti mbuntite.

Organizarea produciei de fibre chimice celulozice filamentare i scurte (celofibre), cu randamente superioare, prezint avantaje economice i lrgesc domeniile de ntrebuinare.

Pe plan mondial, ponderea lor este n scdere i va continua s scad n favoarea fibrelor sintetice.

Merceologie

Obinerea fibrelor chimice din polimeri naturali comport trei faze principale, i anume:

- prepararea unei soluii vscoase a polimerului macromolecular; - filarea, adic trecerea soluiei vscoase prin orificiile unor filiere, n bi

de coagulare, n urma acesteia rezultnd fibre continue (monofilamentare sau polifilamentare) i fibre scurte (prin tiere la maini speciale) numite celofibre;

- finisarea fibrelor are ca scop mbuntirea aspectului, tueului, culorii, luciului etc.

Fibrele vscoz

Dein o pondere de cca. 90% din totalul fibrelor chimice din polimeri naturali pe plan mondial. n Romnia se produc la Brila, Bucureti (Vscofil), Lupeni, Suceava.

Principiul de obinere const n transformarea celulozei din lemn n alcaliceluloz (tratare cu hidroxid de sodiu) i apoi n xantogenat de celuloz (tratare cu sulfur de carbon) i dizolvarea acestuia n hidroxid de sodiu 4% i filarea n bi de coagulare, n condiii speciale de lucru.

Prin operaia de etirare (ntindere nainte de coagulare de pn la 10 ori) se pot obine fibre cu o rezisten deosebit, folosite n industrie.

Principalele proprieti ale fibrelor de vscoz sunt prezentate n tabelul 6.5. Luciul fibrei poate fi modificat prin operaia de matisare (cu dioxid de

titan) de la luciul foarte puternic pn la luciul mat, n funcie de necesiti. Rezistena specific a fibrei de vscoz (tabelul 6.5) este mai mic dect a

fibrelor celulozice naturale (bumbac, in, cnep), dar aceasta scade n mediul umed cu 40-60% din valoarea iniial. Aceast scdere a rezistenei n stare umed este o proprietate negativ care i reduce utilizrile. Fibrele pot fi lucioase, semimate i mate. Luciul prea puternic se modereaz prin matizare cu bioxid de titan.

Principalele proprieti fizico-mecanice ale fibrelor chimice din polimeri naturali

Tabel 6.5 Nr. Crt. Proprieti Vscoza Cupro

Acetat i riacetat

1. Densitate, g/cm2 1,50 1,50 1,25-1,30 2. Repriz, % 13 13 Acetat = 9

Triacetat = 7 3. Alungire la rupere, % 20-25 20-25 20-30 4. Rezisten specific, kgf/mm2 20-32 21-32 16-19 5. Rezisten n stare umed, micorat fa

de valoarea n stare uscat, % 40-60 40-60 10-30

6. Tueul Mtsos Mtsos Apropiat de al mtsii naturale

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

Fibrele Cupro

Sunt fibre hidrat-celulozice cu un grad de orientare mai mare dect vscoza. Se obin din celuloz de linters i mai rar din celuloz de lemn. Principiul de obinere const n realizarea unei soluii vscoase de celuloz, tratat cu hidroxid de cupru i amoniac, urmat de filare n anumite condiii.

Principalele proprieti sunt prezentate n tabelul 6.5. Mai prezint urmatorele particulariti:

- sunt mai subiri dect celelalte fibre celulozice (grosimea este de 2-5 m); - au luciu moderat i structur mai uniform; - prin tratamente speciale la care sunt supuse fibrele li se mbuntesc

capacitatea de revenire din ifonare i tueul (apropiat de al mtsii naturale).

Fibrele Acetat

Sunt esteri ai celulozei cu acidul acetic. Se obin prin tratarea celulozei cu acid acetic sau anhidrid acetic, n prezena acidului sulfuric drept catalizator.

Prin acetilare, n prim faz, se obine triacetil celuloza sau acetatul primar, care este insolubil n solveni i, de aceea, acesta este transformat n diacetilceluloz, care este solubil ntr-un amestec de alcool i aceton, dup care are loc filarea n bi de coagulare.

n ultimii ani se remarc ptrunderea n consum a produselor din triacetat, obinute prin procedeul de filare la umed, utiliznd ca solvent clorura de metilen (10-12%), iar ca lichid de coagulare alcoolul metilic.

Fibrele acetat i triacetat nu prezint afinitate fa de coloranii obinuii i, din aceast cauz, vopsirea se face cu colorani specifici acestei fibre colorani de dispersie. Prezint o rezisten la deformaii repetate i o alungire elastic superioar fibrelor hidrat celulozice, ceea ce le confer o capacitate mai mare de purtare. Rezistena, n general, este mai redus dect a fibrelor hidrat celulozice.

Fibrele acetat au o moliciune i un luciu frumos, asemantor cu al mtsii. Cea mai important calitate a fibrelor acetat este conservarea rezistenei n stare umed n mai mare msur dect fibra de vscoz. Este rea conductoare de cldur i uor inflamabil.

Fibrele triacetat. Au multe proprieti mai apropiate de cele ale fibrelor sintetice dect de proprietile fibrelor hidratcelulozice.

Fibrele triacetat prezint urmatoarele avantaje fa de fibrele acetat: capacitate de ifonare mai redus, luciul mai apropiat de al mtsii naturale, stabilitate dimensional mai bun la splare, stabilitate chimic mai bun la soluii alcaline, stabilitate termic pna la 300 C, rezisten mai bun la agenii fizico-chimici, la lumina solar, microorganisme i insecte.

Merceologie

Celofibra

Este compus din fibre scurte, obinute din celuloz, prin procedeele vscoz, cupro, acetat, care se produc n lungimi comparabile cu fibrele de bumbac, ln, in.

Obinerea celofibrei este mai simpl dect obinerea fibrelor continue, deoarece se elimin operaiile de finisare i torsionare. Mnunchiurile de fibre coagulate sunt ncreite (ondulate) i apoi tiate la o main de tiat.

n funcie de destinaie, celofibra este cunoscut n urmtoarele tipuri : - celofibr B (tip bumbac), cu lungimea ntre 30-40 mm; - celofibr L (tip ln), cu lungimea de 60-80 mm pentru celofibra L de

tip ln cardat i 81-150 mm pentru celofibra de tip ln pieptnat; - celofibr I (pentru industria inului); - celofibr J (pentru industria iutei); - celofibr C (pentru covoare) etc. Celofibra prezint unele proprieti negative ca: pierderea rezistenei n

stare umed cu 40-60%, stabilitate dimensional slab, dificulti n procesul de mercerizare. Avantajele pe care le ntrunesc ceilali indicatori i preul redus fac ca ea s dein un loc important n baza de materii prime textile.

Cercetrile continue pentru obinerea unor celofibre cu caracteristici superioare au condus la realizarea fibrelor modale, caracterizate printr-o rezisten mai mare la rupere, n stare umed. Ele cuprind dou tipuri de fibre, i anume:

- fibrele HWM (high wet modulus) modul ridicat n stare umed; - celofibra polinozic care are o mai mare rezisten n stare umed i

fa de aciunea alcaliilor, prin capacitate de umflare mai mic, iar operaia de mercerizare se face cu o scdere a rezistenei de doar 15%.

Celofibra FR (flame retardant) are o inflamabilitate redus datorit ncorporrii unei substane care i reduce inflamabilitatea i i confer un aspect mat.

6.5 Fibre chimice din polimeri sintetici

Se obin prin filarea soluiilor polimerilor corespunztori, sau a topiturii polimerului nmuiat la temperatur ridicat. Filarea este nsoit de etirare (operaie de ntindere de 200-1000%). Fibrele pot fi: fibre continue monofilamentare, fibre continue polifilamentare i fibre scurte.

Fibrele sintetice reprezint latura modern n producia i comerul de materii prime. n comerul internaional se comercializeaz sute de sortimente de

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

fibre i fire sintetice, care, ns, aparin la circa 20 de polimeri sintetici (dup natura lor) i sunt grupate n: poliesterice, poliamidice, poliacrilice, polipropilenice, policlorvinilice .a.

Dezvoltarea cantitativ i calitativ a produciei de fibre sintetice se datorete avantajelor pe care le prezint comparativ cu fibrele naturale i fibrele chimice din polimeri naturali, i anume:

- proprieti superioare: mecanice, elastice, stabilitate la ageni chimici i microbiologici, stabilitate dimensional, rezisten a culorilor la diferii ageni fizico-chimici i mecanici i, n cazul fibrelor speciale, proprieti deosebite etc.;

- posibilitatea tehnic a dirijrii operaiilor tehnologice pentru obinerea unor fibre i fire cu caracteristici de calitate dorite;

- aspecte economice: valorific superior unele materii prime (iei, gaze naturale .a.), apariia continu de noi fibre i fire cu caracteristici mbuntite, contribuind la lrgirea i eficiena acoperirii unor noi domenii de utilizare, n special n finite, i lrgirea i eficiena acoperirii unor noi domenii de utilizare, n special n domeniul textilelor tehnice, reducerea costurilor, economii de energie, creterea productivitii muncii etc.;

- aspecte ecologice: multe din tehnologii nu sunt poluante i asigur, prin eticheta ECO, i o protecie a consumatorului.

Fibrele sintetice se pot grupa, dup modul de obinere, n fibre de: - policondensare: poliesterice, poliamidice, poliureice .a. - polimerizare: poliacrilnitrilice, polipropilenice, polietilenice, policlorvinilice,

politetraflouretilenice, polialcoolvinilice .a. - poliadiie: poliuretanice, elastomere.

Fibre poliesterice (PES)

Fibrele poliesterice sunt cel mai mult produse pe plan mondial, au o pondere de circa 50% din totalul fibrelor sintetice, ceea ce le situeaz pe primul loc.

Diversitatea tipurilor i a caracteristicilor de calitate au fcut s se extind i domeniile de utilizare. Putem afirma c nu exist domeniu n care s nu se foloseasc aceste fibre i nu exist fibre textile cu care s nu se amestece.

Astzi, fibrele poliesterice cunosc cea mai puternic dezvoltare, att din punct de vedere cantitativ, dar i calitativ. Se nregistreaz mari progrese n domeniul sintezei i filrii, precum i cel al producerii de noi fibre.

Principalele fibre poliesterice produse astzi se obin pe baz de polietilent tereftalat. Fibrele poliesterice sunt comercializate sub diferite

Merceologie

denumiri comerciale. Fibrele romneti sunt comercializate sub numele de TEROM. n majoritatea lor, fibrele poliesterice se prezint sub form de fibre scurte (circa 80): tip bumbac, tip ln, tip in, adic se taie la dimensiunile fibrelor cu care se amestec.

Principalele proprieti ale fibrelor poliesterice sunt prezentate n tabelul 6.6. Fibrele poliesterice prezint o stabilitate termic superioar fibrelor

sintetice. La temperatura de 180 C rezistena scade cu 50%, dar dup rcire la 20C rezistena revine la valoarea iniial. Pe aceast proprietate se bazeaz operaia de termofixare i stabilizare dimensional, formarea de cute, dungi i pliseuri stabile. La temperatura de 230C fibrele devin plastice.

Rezistena la lumina solar filtrat prin geam este mare, fiind ntrecut doar de fibrele poliacrilice. Bazate pe aceast proprietate, fibrele poliesterice sunt utilizate la realizarea perdelelor.

Principalele proprieti ale fibrelor poliesterice Tabel 6.6

Nr. Crt. Proprieti Caracterizare

1. Culoarea Albe sau diferit colorate n mas 2. Tueul Apropiat de al lnii sau al mtsii 3. Luciul Pot fi: lucioase, semimate i mate 4. Repriza,% 0,5 5. Densitatea 1,38 (apropiat de a lnii i mtsii) 6. Rezistena la traciune i

frecare Foarte bun

7. ncrcarea electrostatic Se ncarc cu electricitate static, prin frecare 8. Comportarea fa de agenii

chimici Sunt stabile, n special fa de acizi

9. Afinitatea fa de colorani Redus, datorit gradului nalt de cristalinitate i de orientare macromolecular

Prezint tendi de formare a efectului piling i snagging. Pilingul reprezint un defect datorat desprinderii din structura firului a unor fibre care apar la suprafaa materialului textil, se ncolcesc i formeaz mici nodulee sau nopeuri, afectnd aspectul exterior. Snaggingul reprezint defectul care apare la produsele din fire filamentare i const n scoaterea la suprafaa materialului a unor capilare sau bucle de fir, atunci cnd mbrcmintea este agat.

Se caut a se elimina unele dezavantaje ale fibrelor poliesterice ca urmare a cercetrilor continue i a realizrii de noi fibre mbunatite sau fibre noi.

Fibrele poliesterice se utilizeaz n amestec cu bumbac, ln, in, celofibr i n amestec cu toate fibrele sintetice.

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

Fibrele poliamidice (PA)

Au fost primele fibre sintetice utilizate pe scar larg; datorit valoroaselor caracteristici de calitate dein un loc important, astzi situndu-se, n cadrul grupei, pe locul doi, dup fibrele poliesterice.

Ele sunt produse i comercializate n mai multe tipuri: PA6 (relon, capron .a.), PA 6.6 (nailon), PA 11 (rilsan), Aramidice (poliamidice termostabile: Nomex, fibra PBI - polibenzimidazol) i alte tipuri, dup natura polimerilor.

Indiferent de tipul de fibre poliamidice, proprietile lor sunt aceleai, deoarece toate au aceeai structur cu puni peptidice ( CONH ) n cuprinsul macromoleculelor. Principalele proprieti ale fibrelor poliamidice sunt prezentate n tabelul 6.7.

Principalele proprieti ale fibrelor poliamidice Tabel 6.7

Nr. Crt. Proprieti Fibre poliamidice

1. Culoarea Albe sau diferit colorate n mas (topitur)

2. Luciul Lucioase sau mate. Se matizeaz cu TiO23. Repriza, % 5 4. Densitatea, g/cm2 1,14-1,15 (este mic, comparativ cu

fibrele naturale) 5. Rezistena specific, kgf/mm2 67-83 6. Temperatura de topire, C 215 (este considerat mic) 7. Temperatura de nmuiere, C 175 (este considerat mic) 8. Rezistena la frecare Posed cea mai bun rezisten 9. Rezistena la traciune i ndoiri

repetate Foarte bun

10. Comportarea fa de lumin Au o rezisten slab. Sufer fenomenul de mbtrnire, care reduce rezistena mecanic, i se nglbenesc

11. Comportarea fa de agenii chimici

Sunt foarte stabile

12. Comportare fa de microorganisme

Sunt foarte stabile

13. Incrcarea electrostatic Se ncarc puternic cu electricitate static prin frecare, afectnd aspectul n purtare

Merceologie

Fibrele i firele poliamidice sunt ntrebuinate pentru esturi tip mtase (care nlocuiesc mtasea), pentru tricotaje (ciorapi, costume baie, mbrcminte etc.), textile tehnice (inserii pentru anvelope, benzi de transport, ae de cusut, plase pescreti i altele).

Cercetrile continue converg ctre ideea c domeniile de utilizare ale poliamidelor se vor extinde, c sortimentele din generaia a doua sau a treia sau cele rezultate din diferite modificri sau combinri ale polimerului vor revigora producia lor, n perspectiv.

Grupa nou a fibrelor i firelor poliamidice ofer un nou potenial de creaie, datorit uurinei de a fi transformat ntr-o gam larg de produse cu proprieti ameliorate substanial sau cu noi utilizri. Fibrele poliamidice pot fi mate, strlucitoare, trilobate (seciune sub form de trifoi), texturate, bicomponente (de tip manta-miez). Unele proprieti modificate se apropie de caracteristicile bumbacului, altele de cele ale lnii. Tipuri noi de fibre poliamidice au rezistene excepionale, altele sunt ignifuge sau au cptat noi utilizari n domeniul textilelor tehnice.

Astzi cunosc o nou expansiune, deoarece n afara tipurilor clasice, companiile din rile dezvoltate i mresc producia de fibre din generaia a treia, cu utilizri n aeronautic, echipamente de protecie termic, textile tehnice .a.

Fibrele poliacrilnitrilice (PAN)

Ocup locul trei ca importan ntre fibrele sintetice, iar pe piaa mondial sunt comercializate sub diferite denumiri.

Fibrele PAN au nfruntat o puternic recesiune la nceputul anilor 1990, dar n prezent sunt n revenire. Datorit proprietilor lor, acestea sunt de nenlocuit n multe domenii de aplicare i, de aceea, producia lor este n continu cretere.

Se obin prin polimerizarea acrilonitrilului n condiii speciale. n mod practic, nu se folosesc fibre poliacrilinitrilice ca atare, ci copolimeri

cu adaus de 5-10% acid acrilic, acrilat de metil etc., care stric simetria macromolecular i mrete zona amorf, ceea ce influeneaz asupra hidrofiliei i capacitii de vopsire. Fibra romneasc Melana conine 94% nitril acrilic i 6% acrilat de metil i alfa metil stiren.

Principalele proprieti ale fibrelor poliacrilice sunt prezentate n tabelul 6.8.

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

Principalele proprieti ale fibrelor poliacrilice Tabel 6.8

Nr. Crt. Proprieti Caracterizare

1. Tueul Apropiat de al lnii. Prezint tueu cald 2. Densitatea, g/cm3 1,15 3. Repriza, % 2 4. Comportarea fa de

lumin Foarte bun. Au cea mai mare reziste la lumin dintre toate fibrele textile

5. Comportarea fa de ageni chimici

Sunt mai puin stabile fa de alcalii i rezist la oxidani i acizi de concentraie moderat. Se dizolv n soluii moderate de acid sulfuric

6. ncrcarea electrostatic Se ncarc cu electricitate static, prin frecare 7. Efectul piling Prezint tendin de formare 8. Efectul picking Prezint tendin ca fibrele din structura firului,

din cauza abraziunii mecanice din timpul purtrii, s formeze un strat pufos (flor) care rmne individualizat

9. Efectul snagging Prezint

Datorit tueului foarte apropiat de al lnii, fibrele PAN se comercializeaz mai ales sub form de fibre scurte sau fire care sunt obinute n filaturi. Aproape ntreaga producie este utilizat n domeniul tricotajelor.

Noile fibre poliacrilice au unele proprieti mbuntite: reducerea efectului piling, proprieti antimicrobiene, ignifuge, termorezistente, absorbante etc.

Fibrele superabsorbante (SAPS) pot absorbi fluide apoase i le pot reine sub o anumit presiune. Absorbana este de 65 g soluie salin 0,9% NaCl pe gram de polimer cu o retenie de 85% n condiiile de presiune de 3450 Pa (0,5 pounds/inch) i sunt necesare doar cteva minute de contact pentru atingerea capacitii lor de absorbie. Domeniile de utilizare a fibrelor superabsorbante sunt multiple:

- produse igienice (produse sanitare ultrafine pentru femei, scutece pentru sugari etc.);

- articole sport, deoarece asigur confortul mbrcmintei, nclmintei (ca absorbante ale transpiraiei i schimbul cu mediul exterior);

- realizarea ambalajelor (pentru depozitare, pstrare i transport); - mbrcminte de protecie; - textile tehnice: medii de filtrare sau extracie a apei din solveni,

lubrifiani.

Merceologie

Fibrele polipropilenice (P.P.)

Sunt fibre relativ mai noi i cunosc astzi cea mai spectaculoas dezvoltare, deoarece rata anual de dezvoltare este de circa 7%. Sunt utilizate pentru covoare, decoraiuni interioare, pturi, stofe de mobil, cuverturi, fee de mas etc. i-au extins foarte mult domeniile de utilizare i anume : n domeniul textilelor tehnice, geotextile, ambalaje, filtre de igarete etc.

Dezvoltarea rapid este explicat prin proprietile deosebite i prin preul lor sczut; sunt cele mai ieftine dintre toate fibrele sintetice.

Se obin prin polimerizarea propilenei, n prezena catalizatorului. Ele prezint cea mai mic densitate (0,9 g/cm3), n comparaie cu toate celelalte tipuri de fibre textile. Au cea mai mare rezisten la traciune i o structur cristalin naintat. Prin etirare rezistena se mreste de apte ori.

Fibrele polipropilenice nu sunt atacate de microorganisme sau insecte i nu produc fenomene de alergie. Se aprind greu i numai n contact cu focul; atunci se contract, formnd o bul la captul fibrei, care se aprinde topindu-se, lsnd un reziduu sticlos.

Rezistena la lumina difuz este bun. Nu se recomand folosirea fibrelor polipropilenice n compoziia produselor care necesit o expunere ndelungat la soare.

Fibrele polipropilenice permit producia de articole care conin 100% fibre polipropilenice.

Din filme turnate, despicate i etirate se fac benzi care se es ca atare sau dup torsionare. Sunt rezistente la ap, putrezire i reactivi chimici.

n domeniul sacilor esui din benzi nefibrilate, polipropilena nlocuiete cu succes iuta, fa de care este un material inert i elimin riscul contaminrii. Au diferite denumiri comerciale.

Fibrele polietilenice (PO)

Fibrele polietilenice se obin prin extrudarea topiturii de polietilen, caracterizat printr-o stabilitate exceptional fa de agenii chimici. Se fabric att fibre monofilamentare, ct i polifilamentare.

Din polietilena cu densitate mic se obin fibre cu rezisten moderat, alungire mare i modul de elasticitate iniial mic. Fibrele cu densitate mare au rezistena, rigiditatea i durabilitatea mai mari, comparativ cu fibrele poliamidice i cu fibrele poliesterice. Din fibrele de polietilen cu densitate mare se fabric esturi tehnice, cabluri, frnghii.

Fibrele polietilenice nu sunt atacate de molii, mucegaiuri i bacterii. Pna la temperatura de 70C, i menin flexibilitatea. Termostabilitatea fiind relativ redus, nu suport operaia netezirii cu fierul

nclzit dect cu anumite msuri de protecie. Fibrele polietilenice pot fi folosite n domeniul produselor filtrante i de

protecie. Din ele se fabric odgoane, frnghii, cptueli pentru mobila auto i fotolii de cinema, pnza pentru mobila de grdin, izolri, bandaje etc.

Particulariti ale fibrelor textile reflectate n calitatea produselor textile

Fibrele policlorvilinice (PVC) Fibrele policlorvilinice nu au avut o aa de mare dezvoltare (dei au aprut

printre primele fibre textile), din cauza instabilitii lor la cldur i a contractibilitii mari la 100oC.

Cercetri continue au condus la mbuntirea stabilitii termice i s-au gsit domenii de valorificare a contractibilitii fibrelor. Cei mai mari productori de fibre PVC sunt: Frana, Japonia i Italia n ara noastr, ICECHIM, departamentul Fibre speciale, a depus eforturi n realizarea unor noi procedee de sintez i filare a fibrelor policlorvinilice care prezint inflamabilitate redus.

Fibrele policlorvinilice sunt de mai multe feluri: - contractibile la 100oC, cu 25%, cu 30% i 55% din lungimea iniial

(Rhovyl, Retractyl .a.); - necontractibile la 100oC (Termovyl, Clevyl Z .a.). Fibrele policlorvinilice prezint o rezisten mare fa de majoritatea

reactivilor chimici, rezisten mare fa de ap i soluii apoase, rezisten mare fa de agenii atmosferici, agenii biodistructivi, nsuiri foarte bune de izolare termic, electric, acustic, stabilitate termic la temperaturi sczute pn la -195oC.

Sunt aproape lipsite de higroscopitate, au repriza 0%, i menin rezistena n stare umed i sunt imputrescibile. Prezint trei proprieti deosebite pentru care domeniul lor de utilizare continu s fie lrgit i anume: neinflamabilitatea, contractibilitatea dirijabil i ncrcarea triboelectric.

Neinflamabilitatea, la contactul cu flacra se topesc, iar dup ndeprtarea sursei de foc rmne topitura neincandescent, nu transmit focul; aceast caracteristic intrinsec a fibrei se menine tot timpul purtrii produselor i au marca Non Feu.

Triboelectricitatea const n ncrcarea puternic cu sarcini electrostatice negative n urma frecrii de corp, care, mpreun cu biocurenii acestuia, prezint efecte de ameliorare i combatere a durerilor reumatismale.

Contractibilitatea dirijat a lungimii fibrelor (de la 25-55%), prin tratarea lor cu ap nclzit (80-100oC) sau vapori de ap (100-300oC), permite obinerea unor produse textile cu efecte n relief (cnd sunt n amestec i cu alte fibre necontractabile) sau creterea desimii unor esturi, filtre etc.

Sunt utilizate pentru esturi neinflamabile ca: stofe de mobil, articole decorative, tapete, covoare, articole de mbrcminte antireumatismale, articole sport (corturi, saci de dormit etc.).

Fibre speciale Sectorul fibrelor speciale cuprinde fibre ce posed proprieti deosebite, de

nalt performan, cu nalt funcionalitate i fibre compozite care le fac s fie utilizate n domeniile de vrf ale tehnicii. Ele cuprind fibre de mic tonaj i sunt apanajul unor firme de renume din rile avansate: Japonia, Germania, SUA. Mai sunt cunoscute i sub denumirea de materiale fibroase high advanced.

Merceologie

Tipurile de fibre care compun acest sector al fibrelor speciale i principalele domenii de utilizare ale acestora sunt prezentate n figura 6.7.

Fibre de nalt performan Fibre cu nalt funcionalitate

Materiale fibroase highly-advanced

tiinele vieii Energie Domeniul combaterii

focului

Ocean Spaiu

- Materiale biocompatibile

- Materiale biodegradabile

- bioreactoare

- Izolatori performani

- Fibre conductive

- Absorbante de uraniu

- Fibre termoizolante

- Fibre refractare- Fibre cu

inflamabilitate redus

- Produse nalt rezistente

- Produse de nalt performan

- Fibre termorezis-tente

- Produse cu greutate redus

- Super-fibre

Industria textil

Tehnologia informaiei

Agricultur, pescuit

Altele

Diferite fibre pentru gusturi

individuale

- Fibre optice organice

- Fibre cu nalt fiabilitate

- Fibre cu nalt densitate

- Fibre cu nalt rezisten

Fibre compozite

Figura 6.7 Principalele domenii de utilizare a fibrelor speciale Importana fibrelor speciale este deosebit, avnd n vedere c n prezent

tehnologiile se afl ntr-o tranziie spre un domeniu al materialelor compozite. Acestea sunt materiale multicomponente, cu structur ordonat i specific, ceea ce va permite depirea tuturor limitelor existente.

n funcie de domeniul de utilizare, fibrele speciale se mpart: fibre cu nalt rezisten (superrezistente), fibre termorezistente, fibre folosite n biotehnologii, fibre cu aplicaii biomedicale (biotextile), fibre pentru electronic i electrotehnic, fibre cu tueu superior i alte fibre.

Capitolul 6 Fibre naturale i chimice6.1. Fibre naturale vegetale6.2 Fibre naturale animale6.3 Fibre naturale minerale6.4 Fibre chimice din polimeri naturali6.5 Fibre chimice din polimeri sintetici