CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES

CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DE LAS FIBRAS

Bibliografía: Textiles ninth edition, Sara L. Kadolph & Anna L. Langford, Section two  Chapter 3

Traducción: Ing. María de Guadalupe Garcia Tlaseca

Las propiedades de las fibras contribuyen a las de la tela, es así por ejemplo que las fibras resistentes contribuyen a la durabilidad de las telas; fibras absorbentes se utilizan en su mayoría para aplicaciones que están en contacto con la piel como toallas y pañales; las resistentes al fuego se utilizan también para ropa de cama para niños y para bomberos.

Conocer las propiedades de la fibra nos puede ayudar a entender la contribución de la misma a la tela y su uso final. Las propiedades están determinadas por la estructura física, composición química y arreglo molecular.

Algunos de los atributos de la fibra son deseables y otros no. Mientras la fibra ejecuta el rol principal en las características de un producto, otros componentes también lo son. Por ejemplo en los hilos; el tipo de hilo, su estructura y función. Hilos hechos con fibras discontinuas (fibra corta) pueden ser mas confortables pero tienden a formar bolitas.

ESTRUCTURA FISICA

La estructura física o morfología, puede ser identificada observando la fibra por medio del microscopio.

Además, las dimensiones de la fibra influencian las características de la tela y su uso como también el proceso.

LONGITUD

Las fibras son reunidas en el proceso de hilatura como fibra corta o discontinua (Staple fibers), filamentos y filamentos cortados (filament tow).

Fibra corta. Son fibras medidas en pulgadas o centímetros, su rango de longitud es de 2 a 46 cm (3/4 de pulgada a 18 pulgadas). Excepto por la seda, todas las fibras naturales están disponibles solo en fibra corta.

Filamentos. Son  continuos  y de longitud indefinida, se miden en millas o kilómetros. Se pueden encontrar como monofilamento o multifilamento además de ser  lisos o texturizados.  Los filamentos lisos son utilizados para producir telas tipo seda; los texturizados para telas con apariencia de algodón o lana.

Filamentos cortados. Se produce como  cuerda  de miles de fibras, se  riza o texturiza y es cortado al tamaño de fibra corta.

DIAMETRO

El diámetro de una fibra tiene una gran influencia en la forma de trabajar de una tela y su tacto. Las fibras largas son quebradizas, ásperas y duras. Estas también son resistentes al aplastamiento- propiedad importante en productos como las alfombras. Las fibras finas son suaves y flexibles; las telas fabricadas a base de estas fibras cubren más fácilmente.

Las fibras naturales crecen con algunas irregularidades y no son uniformes. En estas la finura es un factor determinante de calidad- las fibras finas son las de mejor calidad. La finura se mide en micrómetros (un micrómetro corresponde a 1/1000 milímetros o 1/25400 pulgadas). El rango de diámetro más común  en estas fibras es de 16 a  20 micrómetros para algodón, 12 a 16 para lino, 10 a 50 para lana y 11 a 12 para seda.

En las fibras manufacturadas, el diámetro es controlado en muchos puntos durante la producción. Las fibras manufacturadas pueden ser uniformes en su diámetro o bien pueden ser gruesos y delgados en intervalos regulares a través de su longitud. La finura de las fibras manufacturadas es descrita como denier o tex.

Denier.  Es el peso en gramos de 9000 metros de fibra o hilo. Cuando se usa con referencia a la fibra, denier describe la finura o grosor de la fibra- números pequeños describen fibras finas; números grandes describen fibras gruesas.

Tex. Es el peso en gramos de 1000 metros de fibra  o hilo.

Denier por filamento. Es una forma de describir la medida de la fibra; es también usado para describir o especificar hilos. El Dpf es calculado dividiendo la medida del hilo  entre el numero de filamentos: 40 denier/20 filamentos= 2 denier por filamento.

El denier esta relacionado con su uso final. Por ejemplo, las fibras para ropa no son las mejores para alfombras y las fibras para alfombras no son buenas para prendas de vestir.

Las fibras para ropa son suaves y flexibles, y usarlas en alfombras, por su falta de resistencia al aplastamiento las convierte en inconvenientes.

CORTE TRANSVERSAL

La forma transversal de las fibras da efecto en su lustre, cuerpo, volumen, textura y tacto. Estas formas pueden ser redondas, tipo hueso de perro, triangular, lobular o hueca.

Las fibras naturales obtienen esa forma característica por la forma en la que la celulosa se acomoda durante el crecimiento de la planta, la forma del folículo del pelo y la formación de las proteínas en animales, o la forma del orificio a través del cual los insectos producen la fibra.

En cambio en las fibras manufacturadas se controla por la obtención y forma del hilado. Las medidas, forma, lustre, longitud y otras propiedades de fibras manufacturadas pueden cambiar por el proceso.

Contorno exterior.  El contorno de la superficie es la forma de la fibra en toda su longitud. Puede ser lisa, dentada, estriada o rugosa y esto afecta el lustre, textura y apariencia de la tela.

Contracción.  Puede ser encontrada como contracción de la fibra  o tela. La contracción de la fibra se refiere a las ondas, dobleces, torsiones, espirales o rizos a lo largo de la fibra; esto incrementa la cohesión, resiliencia, resistencia a la abrasión, elasticidad, volumen, conservación del calor, la absorción y el confort pero reduce el lustre. La contracción en la tela se refiere a las ondas formadas por la distorsión de los hilos en las telas. Cuando los hilos son extraídos de la tela se puede ver claramente en el hilo las marcas de esta contracción.

Partes de la fibra. Excepto por la seda, las fibras naturales tienen tres distintas partes: cubierta exterior, cutícula o piel. Un área interior y un centro que puede estar hueco. Las fibras manufacturadas son menos complejas ya que se conforman de piel o cubierta exterior y centro. 

COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ARREGLO MOLECULAR

Las fibras son clasificadas en grupos por su composición química. Las fibras de composición química similar son ubicadas en el mismo grupo genérico. Las fibras se componen de millones de largas cadenas moleculares. La polimerización es el proceso de juntar pequeñas moléculas- monómeros- juntos para formar una larga cadena o polímero.

La longitud del polímero, que varía según la longitud de la fibra, depende del número de moléculas conectadas por la cadena, se conoce como grado de polimerización. Las cadenas largas indican un alto grado de polimerización y un alto grado de resistencia. La longitud de la cadena también puede ser descrita por el peso molecular, un factor en las propiedades como la resistencia y alargamiento. Las fibras de cadena larga o altos pesos moleculares son más fuertes y más difíciles de romper que las fibras de cadena corta o bajo peso molecular.

Las cadenas moleculares tienen diferentes configuraciones entre fibras; Cuando estas están arregladas de manera desorganizada se conocen como amorfas; cuando están organizadas de manera paralela entre una y otra, son cristalinas. Las fibras que son altamente cristalinas no están precisamente altamente orientadas. Las fibras varían en su proporción en regiones orientadas, cristalinas y amorfas.

a)      Área amorfa

b)      Área cristalina pero no orientada

c)       Área cristalina y orientada

Los polímeros en fibras manufacturadas están en un arreglo desorientado después de la producción. Extenderlas causa que las cadenas se vuelvan más paralelas entre ellas. También se reduce el diámetro de la fibra y compacta las moléculas.

Las propiedades de las fibras se afectan por la cristalinidad y orientación incluida la resistencia y alargamiento, elongación, absorción de humedad, resistencia a la abrasión y tintura.

Fibras amorfas como la lana y rayón son relativamente débiles y fáciles de elongar. Estas fibras también tienen poca elasticidad y buena absorción de humedad, tintura y flexibilidad.

Las fibras orientadas y cristalinas son fuertes y rígidas. No se estiran fácilmente pero se recuperan rápido cuando se les estira. Tienden a no absorber y son difíciles de teñir.

Las cadenas moleculares están unidas por otras fuerzas moleculares llamadas cadenas de hidrogeno y fuerzas de Van Der Waals. Entre más cerca están las cadenas unas de otras, más fuertes son estas uniones.

Las uniones de hidrogeno y las fuerzas de van Der Waals  ocurren en las áreas cristalinas y ayudan a hacer los polímeros más fuertes que los polímeros amorfos.

UTILIDAD

La utilidad de un textil incluye conceptos de estética, durabilidad, confort, apariencia, cuidado, impacto ambiental y costo.

Propiedades estéticas. Un producto textil debe ser apropiado en apariencia para el uso final al que sea orientado. Sus propiedades están relacionadas con la forma como se sienten, como el tacto y la vista. La evaluación de la apariencia de un textil el consumidor usualmente determinara si la apariencia es adecuada al uso final.

Lustre: es una resultante de la forma que es reflejada la luz por la superficie. Las telas brillantes reflejan una gran cantidad de luz mientras que las telas poco lustrosas la reflejan poco.

Las telas mate reflejan poca luz y son más utilizadas para looks menos formales en apariencia  o bien para tapicerías.

La seda, al contrario del algodón y lana, es muy lustrosa y en cuanto a las fibras manufacturadas esta propiedad se les brindara durante el proceso de fabricación.

Caída. Es la forma en que la tela cae como por ejemplo el chiffon al ser suave y suelto lo que produce que caiga en forma agradable. En cambio el satín es más rígido y pesado.

Textura. Se refiere a la naturaleza de la superficie y se puede identificar de forma visual y por medio del tacto. Las telas pueden tener una superficie suave o  áspera; las fibras naturales tienden a brindar mayor textura que las fibras manufacturadas, dadas las variaciones naturales debidas a su crecimiento. Hilos, acabados y la estructura de la tela afectan la textura final de la misma.

Tacto. Es la forma en que se siente una tela en la piel. Adjetivos como calientita o fría, voluminosa o delgada, resbaladiza o suave deben usarse para hacer la descripción de la tela. El tacto puede ser evaluado sintiendo una tela entre los dedos y el pulgar. Las evaluaciones objetivas y subjetivas son utilizadas para determinar su uso final más apropiado.

PROPIEDADES DE DURABILIDAD

Un producto textil durable debe ser adecuado según el uso final que se pretenda dar. Las propiedades de durabilidad pueden ser evaluadas en los laboratorios aunque no siempre estos resultados pueden predecir su rendimiento.

Resistencia a la abrasión. Es la habilidad de la tela para resistir la fricción que recibe mientras es usada. La abrasión puede ocurrir cuando la tela es plana, como cuando se camina en una alfombra.

Flexibilidad.  Es la habilidad de torcer  de manera repetitiva sin romper, es una propiedad importante relacionada con la resistencia ala abrasión.

Tenacidad o resistencia a la tracción es la habilidad de una tela de resistir una fuerza de desgarre (la resistencia  para una fibra es la fuerza, en gramos por denier o tex, requerida para romper la fibra).  La tenacidad de una fibra cuando esta mojada puede diferir de la tenacidad de esa misma fibra cuando está seca. Así mismo la resistencia de la tela depende en alto grado de la  fuerza de la fibra, la estructura de hilo y tela son factores adicionales que afectan la resistencia de la tela. La fuerza también puede ser definida como la fuerza necesaria para romper la tela o desgarrarla.

Elongación. Se refiere al grado que la fibra puede ser estirada sin romperla. Es medida como porcentaje de elongación a la ruptura y es considerada en relación a la elasticidad.

PROPIEDADES DE COMODIDAD.

Un producto textil debe ser confortable cuando es vestido o usado. Las complejidades del confort dependen de las características como su capacidad de absorción, retención del calor, densidad y elongación.

Capacidad de absorción. es la habilidad de la fibra de absorber humedad del cuerpo o el medio ambiente. Es medido como recuperación de humedad y se expresa en porcentaje con respecto del peso del material seco.

Las fibras hidrófilas absorben rápidamente la humedad mientras que las fibras hidrofobicas tienen poca o nula absorción. Las fibras higroscópicas absorben la humedad sin que se sientan húmedas. La absorción está relacionada con la estática en las fibras; los problemas con la estática se desarrollan mas en las fibras hidrofobicas porque no conducen los electrones fácilmente.

Retención del calor. Es la habilidad de una tela de mantener el calor. Debido a que la gente necesita sentirse cómodo a pesar de las condiciones climáticas. Un nivel bajo de retención del calor es favorable en clima cálido y un nivel alto en clima frio.

Sensibilidad al calor. Describe la reacción de una fibra  al calor, desde las que se suavizan y funden y otras que resisten el calor; estas propiedades identifican las temperaturas seguras de planchado.

Densidad. Es el peso de la fibra por unidad de volumen.

PROPIEDADES DE APARIENCIA Y RETENCIÓN

Un producto textil puede retener su apariencia mientras es usado, cuidado y almacenado.

Resiliencia. Es la habilidad de una tela para regresar a su forma original después de doblarlo, torcerlo o aplastarlo. Un examen sencillo es aplastar una tela en la mano y observar cómo responde al liberarla del aplastamiento. Las telas que no se arrugan fácilmente y retoman su forma original tienen resiliencia y son resistentes a la formación de arrugas. En cambio aquellas que no tienen buena resiliencia,  se arrugan fácilmente y a pesar de extenderlas, las marcas de las arrugas son aparentes.